水電站大壩400V備自投改造研究

王小侶

摘 要：隨著我國電力行業(yè)飛速發(fā)展，自動(dòng)化應(yīng)用越來越廣，用戶對(duì)電力要求越來越高，檢修運(yùn)行人員對(duì)設(shè)備可靠性越來越嚴(yán)，為了保證電站設(shè)備的運(yùn)行可靠性、安全性，根據(jù)本文的備自投設(shè)計(jì)、改造，充分展示了備自投裝置的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：水電站;備自投;改造

中圖分類號(hào)：TV698.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2018）28-0090-02

Abstract： With the rapid development of China's power industry， automation applications are becoming more and more extensive， users are getting higher and higher power requirements， and maintenance personnel are becoming more and more strict on equipment reliability. In order to ensure the reliability and safety of power station equipment， according to the provisions of this paper APD design and transformation have fully demonstrated the practicality of the APD device.

Keywords： hydropower station;APD;transformation

發(fā)電站、變電站對(duì)供電安全性要求較高，通常設(shè)計(jì)兩路單獨(dú)電源點(diǎn)，一路為主用電源，另一路為備用，通常由主用電源供電，當(dāng)主用電源故障或停電時(shí)，備用電源以自動(dòng)方式投入確保負(fù)荷電源不斷電，從而確保供電的可靠性。

1 備自投簡(jiǎn)介

備用電源自動(dòng)投入裝置，簡(jiǎn)稱“備自投”。常用的備自投有明備用和暗備用兩種，明備用是指專門設(shè)置一備用電源，并安裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置。當(dāng)某臺(tái)工作變壓器故障斷開時(shí)，就可有選擇地把備用變壓器迅速投入停電的那段母線上，以保證立即恢復(fù)供電。

暗備用是指不專門設(shè)置備用電源，兩臺(tái)或多臺(tái)廠用變壓器互為備用，并且每臺(tái)變壓器的容量都選得較大。以兩臺(tái)互為備用為例，正常工作時(shí)，兩臺(tái)廠用變壓器都投入運(yùn)行，當(dāng)其中任一臺(tái)變壓器故障斷開時(shí)，故障段母線就自動(dòng)切換到另一臺(tái)廠用變壓器供電。

備自投常用方式有以下3種。①母聯(lián)分段備自投：分段母線正常運(yùn)行時(shí)投入備自投，母聯(lián)斷路器斷開，當(dāng)一段母線進(jìn)線電源故障使得母線失電時(shí)，備自投投入合上母聯(lián)斷路器。②進(jìn)線備自投：母線上兩路進(jìn)線電源正常時(shí)一路運(yùn)行，另一路備用，當(dāng)主用線路故障使得母線失電時(shí)，備自投投入將備用線路自動(dòng)投入。③變壓器備自投：兩臺(tái)變壓器，一臺(tái)主用，一臺(tái)備用，當(dāng)主用變壓器發(fā)生故障，母線失電時(shí)，備自投投入將備用變壓器自動(dòng)投入。

2 站內(nèi)簡(jiǎn)介

某水電站為境外項(xiàng)目，因水電站特殊，僅有一路柴油機(jī)備用電源，當(dāng)電網(wǎng)故障，機(jī)組甩負(fù)荷后，全站將短時(shí)失電，主廠房至大壩3km，10kV線路為鋼芯鋁絞架空線，每年雨季都遭受所在地區(qū)的暴雨、雷電、山體滑坡、草藤蔓延等因素破壞，影響了大壩的可靠供電，水電站大壩是非常重要的水工建筑物，一旦突來洪水、10kV供電中斷、上壩公路坍塌，檢修人員根本來不及到大壩進(jìn)行啟動(dòng)柴油機(jī)及倒負(fù)荷、提閘門等操作，這樣就會(huì)發(fā)生水漫壩的惡性事故。為了大壩的可靠安全供電，工作人員進(jìn)行了升級(jí)改造工作，使得大壩柴油機(jī)在失電時(shí)實(shí)現(xiàn)了自啟動(dòng)。

3 改造目的和方法

3.1 改造目的

400V母線供電電源取自廠房10kV 055斷路器，備用電源為大壩柴油發(fā)電機(jī)，大壩柴油發(fā)電機(jī)不具備備自投功能。為了提高大壩用電可靠性，保證防汛安全，在壩區(qū)PLC內(nèi)添加備自投程序。

3.2 改造方法及說明

第一，在大壩LCUA1柜柜體安裝一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，為“大壩備自投現(xiàn)地投/退”開關(guān)，接入開入量DI177，定義為“大壩備自投現(xiàn)地退出”;接入開入量DI176，定義為“大壩備自投現(xiàn)地投入”。

第二，在大壩LCUA1柜增加柴油發(fā)電機(jī)本體開關(guān)416-1位置信號(hào)，接入開入量DI174，定義為“大壩柴油發(fā)電機(jī)本體開關(guān)416-1分位”;接入開入量DI175，定義為“大壩柴油發(fā)電機(jī)本體開關(guān)416-1合位”。

第三，在中控室操作員站后臺(tái)增加虛擬量“大壩備自投后臺(tái)投入”“大壩備自投后臺(tái)退出”按鈕，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方投退備自投功能。

第四，定義大壩LCUA1柜PLC第68路開出繼電器R68為“啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)”出口，此功能目的如下：①系統(tǒng)失電時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)可以自動(dòng)啟動(dòng);②實(shí)現(xiàn)上位機(jī)啟、停大壩柴油發(fā)電機(jī)功能。

3.3 邏輯判據(jù)

3.3.1 流程一：系統(tǒng)失電自動(dòng)啟柴油發(fā)電機(jī)。第一，備自投充電條件1：大壩LCUA1柜“現(xiàn)地/遠(yuǎn)方”控制方式把手置“現(xiàn)地”位&大壩LCU柜“大壩備自投投入”信號(hào)DI176=1。第二，備自投充電條件2：大壩LCUA1柜“現(xiàn)地/遠(yuǎn)方”控制方式把手置“遠(yuǎn)方”位&后臺(tái)“大壩備自投投入”&大壩LCU柜“大壩備自投投入”DI176=1。第三，備自投充電條件滿足后（條件1或條件2滿足其中一個(gè)即可），如系統(tǒng)失電，動(dòng)作過程如下。①大壩PLC檢測(cè)62B低壓側(cè)無壓，即A、B、C 3相電壓小于10%Ue;A、B、C 3相電流為零。②PLC延時(shí)20s，分415斷路器（繼電器R65開出），如20s后62B低壓側(cè)電壓大于70% Ue，則認(rèn)為系統(tǒng)電壓已正常，不啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。③415斷路器確已分閘（“分閘DI168=1”&“合閘DI169=0”）。④啟動(dòng)大壩柴油發(fā)電機(jī)（繼電器R68開出，且一直保持線圈得電，當(dāng)R68失電時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)自動(dòng)停止）。⑤延時(shí)60s;⑥PLC判柴油發(fā)電機(jī)本體出口開關(guān)是否在合位（“合位DI175=1”&“分位DI174=0”）。⑦確認(rèn)柴油發(fā)電機(jī)本體出口開關(guān)在合位后，合416斷路器（繼電器R66開出）。⑧檢測(cè)62B低壓側(cè)是否有壓，即A、B、C 3相電壓大于70% Ue。⑨中控室啟動(dòng)大壩LCU光字牌“大壩柴油發(fā)電機(jī)供電正?！?。

3.3.2 流程二：遠(yuǎn)方啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。①遠(yuǎn)方中控室發(fā)“啟動(dòng)大壩柴油發(fā)電機(jī)”令。②大壩PLC出口分415斷路器并檢查確分（“分閘DI168=1”&“合閘DI169=0”）。③大壩PLC檢測(cè)62B低壓側(cè)無壓，即A、B、C 3相電壓小于10% Ue;A、B、C 3相電流為零。④啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)（繼電器R68開出，且一直保持線圈得電，當(dāng)R68失電時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)自動(dòng)停止）。⑤延時(shí)60s。⑥PLC判柴油發(fā)電機(jī)本體出口開關(guān)416-1是否在合位（“合位DI175=1”&“分位DI174=0”）。⑦確認(rèn)柴油發(fā)電機(jī)本體出口開關(guān)416-1在合位后，合416斷路器（繼電器R66開出）。⑧檢測(cè)62B低壓側(cè)有壓，A、B、C 3相電壓大于70%Ue。⑨中控室報(bào)“大壩柴油發(fā)電機(jī)供電正?！毙盘?hào)。

3.3.3 流程三：遠(yuǎn)方停大壩柴油發(fā)電機(jī)。①遠(yuǎn)方發(fā)“停大壩柴油發(fā)電機(jī)”令;②繼電器R68出口失電;③發(fā)“停大壩柴油發(fā)電機(jī)”令60s后判斷判柴油發(fā)電機(jī)本體出口開關(guān)在分位（“合位DI175=0”&“分位DI174=1”）;④中控室報(bào)“大壩柴油發(fā)電機(jī)停機(jī)成功”信號(hào)[1]。

4 試驗(yàn)校核

第一，在中控室操作員站遠(yuǎn)方發(fā)“啟動(dòng)大壩柴油發(fā)電機(jī)”令，柴油機(jī)啟動(dòng)，建壓正常后，本體開關(guān)416-1合閘成功。

第二，在中控室操作員站遠(yuǎn)方發(fā)“停大壩柴油發(fā)電機(jī)”令，柴油機(jī)本體開關(guān)416-1分閘，柴油機(jī)停機(jī)成功。

第三，投入大壩LCU柜“大壩備自投投入”壓板，將大壩LCUA1柜“現(xiàn)地/遠(yuǎn)方”控制方式把手置“現(xiàn)地”位，手動(dòng)斷開415斷路器，大壩柴油機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，建壓正常后，本體開關(guān)416-1、416斷路器合閘成功。400V母線電壓正常，邏輯416、415斷路器位置互為閉鎖，合415斷路器失敗。

第四，現(xiàn)地操作停柴油機(jī)按鈕，斷開本體開關(guān)416-1、416斷路器，柴油機(jī)空轉(zhuǎn)至停機(jī)成功。

通過試驗(yàn)驗(yàn)證了柴油機(jī)程序、流程執(zhí)行正確，從而縮短了人為現(xiàn)地啟動(dòng)柴油機(jī)的時(shí)間，縮短了停電時(shí)間，提高了備用電源的可靠性。

5 結(jié)語

本文介紹了水電站一個(gè)典型的微機(jī)備用電源自投裝置改造項(xiàng)目，只需硬件滿足條件及合理的程序設(shè)計(jì)，自適應(yīng)備自投功能就能實(shí)現(xiàn)。隨著電力自動(dòng)化水平越來越高，在今后工作領(lǐng)域中運(yùn)用將越來越多。

參考文獻(xiàn)：

[1]許正亞.電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置[M].北京：水電出版社，1989.