大型水電站廠用交直流電源開關(guān)名稱優(yōu)化研究及應(yīng)用

胡金平，董 釗

（云南華電梨園公司，云南省麗江市 674100）

0 引言

梨園水電站位于云南省麗江市玉龍縣（右岸）與迪慶州香格里拉縣（左岸）交界的金沙江中游河段，總裝機容量2400MW（4×600MW）。梨園水電站廠用交直流開關(guān)主要分為各級交直流供電系統(tǒng)進(jìn)線開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)、饋線開關(guān)以及設(shè)備盤柜內(nèi)的設(shè)備空氣開關(guān)。梨園水電站交流廠用電用于維持生產(chǎn)所需的設(shè)備及照明的用電[1]，采用10kV和400V兩級電壓供電，10kV供電系統(tǒng)分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四段，電源取自與系統(tǒng)相連的廠用高壓變壓器，饋線開關(guān)經(jīng)降壓后供電至400V廠用電母線A、B段；400V系統(tǒng)按功能及負(fù)荷中心分布情況分為機組自用電、公用電、照明用電、壩區(qū)用電，均配置A、B兩段母線，電源取自10kV廠用電母線，饋線供電至設(shè)備盤柜內(nèi)的設(shè)備空氣開關(guān)。梨園水電站直流電源系統(tǒng)為站內(nèi)提供直流電能[2]，配有機組、公用及廠用、開關(guān)站、壩區(qū)、通信共5套直流系統(tǒng)，電源取自400V交流系統(tǒng)，饋線開關(guān)供電至設(shè)備盤柜內(nèi)的設(shè)備空氣開關(guān)，機組直流系統(tǒng)還設(shè)有中間級直流供電系統(tǒng)：單機直流分電盤和單機逆變電源盤[3]；除壩區(qū)直流系統(tǒng)僅有一段母線外，其他直流系統(tǒng)均有兩段母線。機電盤柜內(nèi)的設(shè)備空氣開關(guān)電源都是取自400V交流系統(tǒng)或直流系統(tǒng)。

一般情況下，從直流系統(tǒng)或400V交流系統(tǒng)的饋線開關(guān)名稱，即可判斷出其供電的設(shè)備盤柜，但無法從設(shè)備盤柜內(nèi)的設(shè)備空氣開關(guān)名稱反推出其電源取向。本文從優(yōu)化廠內(nèi)交直流開關(guān)名稱著手，重點解決各級開關(guān)的電源取向、流向標(biāo)示問題，同時規(guī)范各級開關(guān)名稱的功能作用、電壓等級、電源屬性。有利于生產(chǎn)人員掌握站內(nèi)廠用交直流系統(tǒng)的電源流向和取向，提高隔離故障設(shè)備的準(zhǔn)確性和及時性。

1 梨園水電站交直流電源開關(guān)名稱存在的問題

開關(guān)是指能夠關(guān)合、承載和開斷正常回路條件下的電流并能在規(guī)定的時間內(nèi)關(guān)合、承載和開斷異?；芈窏l件下的電流的開關(guān)裝置[4]。梨園水電站交直流電源開關(guān)名稱存在以下問題。

（1）交直流各系統(tǒng)、各級開關(guān)無法從名稱上辨別屬于哪個系統(tǒng)。如表1中“400V交流供電系統(tǒng)”的饋線開關(guān)“無編號且名稱功能性描述不準(zhǔn)確”，無法通過名稱判斷其所屬交流系統(tǒng)；如表2中“直流供電系統(tǒng)”的“進(jìn)線開關(guān)1JLQ1”和“饋線開關(guān)1Q××”，無法通過名稱判斷其屬于機組直流或開關(guān)站直流等哪一個直流系統(tǒng)。

（2）設(shè)備空氣開關(guān)名稱都是沿用廠家或設(shè)計院名稱，部分空氣開關(guān)名稱不能反映空氣開關(guān)的實際功能，且看不出空氣開關(guān)的交直流屬性以及電壓等級。如表1中“1號機出口斷路器控制柜”的“Q09動力電源一”，表2中“1號機監(jiān)控LCU 柜”的“KD33 R3 PW1”。

（3）無法從設(shè)備空氣開關(guān)名稱中判斷出該設(shè)備盤柜電源取自的400V交流系統(tǒng)或直流系統(tǒng)。如表1中“1號機出口斷路器控制柜”的“Q09動力電源一”“Q11斷路器合閘/分閘1電源”。

（4）同一個設(shè)備盤柜內(nèi)存在多級空氣開關(guān)時，無法從空氣開關(guān)名稱區(qū)分出各級空氣開關(guān)的電源流向關(guān)系。如表1中“1號機出口斷路器控制柜”的“Q21 隔離開關(guān)SKG電源”，表2中“1 號機監(jiān)控 LCU 柜”的“KD33 R3 PW1”。

（5）某個盤柜內(nèi)單個設(shè)備故障需要隔離時，無法準(zhǔn)確、快速判斷出應(yīng)該斷開的空氣開關(guān)。如表1中“1號機出口斷路器控制柜”的“Q21 隔離開關(guān)SKG電源”開關(guān)故障，從開關(guān)名稱無法判斷其開關(guān)電源屬性及供電來源，也無法確定其供電來源開關(guān)斷開后是否會影響其他設(shè)備正常運行，電廠人員通常只能結(jié)合相關(guān)圖紙核對現(xiàn)場接線，找到隔離該故障設(shè)備需斷開的開關(guān)，才能確保所斷開的開關(guān)確實滿足檢修需求，且不會影響其他設(shè)備正常運行。耗時較多，且不能滿足緊急操作需求。

2 交直流電源空氣開關(guān)名稱優(yōu)化

2.1 優(yōu)化電源空氣開關(guān)名稱的方法

開關(guān)名稱優(yōu)化的范圍包括設(shè)備末端屏柜（箱）內(nèi)的空氣開關(guān)，直流各級供電系統(tǒng)的進(jìn)線、饋線開關(guān)，交流400V系統(tǒng)的饋線開關(guān)。

（1）開關(guān)名稱采用“開關(guān)編號”+“開關(guān)功能”[5]。

（2）開關(guān)名稱中增加交直流電源屬性、電壓等級[6]。

（3）交直流供電系統(tǒng)進(jìn)線開關(guān)、饋線開關(guān)，設(shè)備盤柜的設(shè)備空氣開關(guān)的名稱必須具有唯一性、可辨識性，且進(jìn)線、饋線及設(shè)備空氣開關(guān)等各級相關(guān)開關(guān)的名稱還需具有相關(guān)性。

（4）設(shè)備空氣開關(guān)名稱中保留廠家圖紙?zhí)峁┑木幪?，并新增前一級電源開關(guān)的編號，即增加電源取向。

2.2 優(yōu)化電源開關(guān)名稱的主要方法

（1）統(tǒng)籌規(guī)劃全廠設(shè)備開關(guān)編號，確保各級開關(guān)編號具有唯一性、可辨識性、相關(guān)性。如表1和表2中交直流供電系統(tǒng)編號。

（2）查閱全廠設(shè)備盤柜的二次圖紙，結(jié)合圖紙中的空氣開關(guān)編號及供電設(shè)備，對全廠空氣開關(guān)按“空氣開關(guān)編號”+“空氣開關(guān)功能”進(jìn)行優(yōu)化名稱，確?！翱諝忾_關(guān)功能”部分的名稱具有可辨識性。

（3）結(jié)合二次圖紙中空氣開關(guān)的電源屬性、電壓等級以及上一級電源取向，名稱中新增“交直流電源屬性、電壓等級、上一級電源開關(guān)的編號”。

（4）檢查現(xiàn)場設(shè)備盤柜實際接線，核查空氣開關(guān)供電設(shè)備以及電源取向，確保根據(jù)圖紙優(yōu)化后的名稱與現(xiàn)場實際情況相符[7]。

（5）將優(yōu)化后的交直流供電系統(tǒng)進(jìn)線開關(guān)、饋線開關(guān)、設(shè)備空氣開關(guān)粘貼于現(xiàn)場設(shè)備旁[8]。

2.3 優(yōu)化交直流電源開關(guān)名稱示例說明

2.3.1 交流電源開關(guān)名稱優(yōu)化

如表1所示：

交流系統(tǒng)從10kV母線進(jìn)線開關(guān)至400V母線饋線開關(guān)編號唯一，且具有相關(guān)性。10kV進(jìn)線0011-0014、饋線0021-0056，編號共4位，第一、二位00表示電壓等級為10kV，進(jìn)線中第三、四位表示母線序號，依次為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段，饋線中第三、四位21～56表示所供電的400V用電系統(tǒng)母線；如0011表示10kVⅠ段母線進(jìn)線；0021表示該開關(guān)為400V自用電A段母線供電。

400V廠用電進(jìn)線4××，編號共3位，第一、二、三位表示400V廠用電母線A段（或B段），如421表示400V自用電A段母線；饋線4×××××，編號共6位，第一、二、三位與進(jìn)線相對應(yīng)，第四、五、六位表示配電柜序號及柜內(nèi)開關(guān)序號。如421305表示400V自用電A段母線3號柜5號開關(guān)。

設(shè)備盤柜內(nèi)的設(shè)備交流空氣開關(guān)有明確的空氣開關(guān)功能、電壓等級、電源屬性、空氣開關(guān)電源取向。表1中設(shè)備空氣開關(guān)“421305-Q09 AC380V隔刀地刀電機及風(fēng)機電源一”，421305表示電源取自1號機自用電A段3號柜5號開關(guān)，Q09是該空氣開關(guān)在實際接線中的編號，AC380V表示電源為交流380V，“隔刀地刀電機及風(fēng)機電源一”表示該空氣開關(guān)是GCB間隔的出口隔刀、出口地刀、主變壓器低壓側(cè)地刀、冷卻風(fēng)機的第一路電源；設(shè)備空氣開關(guān)“Q09/19-Q21 AC380V隔離開關(guān)SKG電機電源”，Q09/19表示空氣開關(guān)電源取自“Q09隔刀地刀電機及風(fēng)機電源一”或“Q19隔刀地刀電機及風(fēng)機電源二”。

表1 交流電源開關(guān)編號Table 1 Number of AC power switch

2.3.2 直流電源開關(guān)名稱優(yōu)化

如表2所示：

表2 直流電源開關(guān)編號Table 2 Number of DC power switch

直流系統(tǒng)從直流系統(tǒng)母線進(jìn)線開關(guān)至單機直流分電盤母線饋線開關(guān)的編號唯一，且具有相關(guān)性。如“433408/434306-11JLQ1 AC380V機組直流Ⅰ段母線進(jìn)線開關(guān)”，表示該開關(guān)電源取自公用二組A段4號柜8號開關(guān)或公用二組B段3號柜6號開關(guān)；進(jìn)線開關(guān)11JLQ1以及饋線開關(guān)11 Q××中的11表示機組直流Ⅰ段母線、若為12、21、22、31、32、41、51、52則依次表示機組直流Ⅱ、公用及廠用直流Ⅰ、Ⅱ、開關(guān)站直流Ⅰ、Ⅱ、壩區(qū)直流、通信直流Ⅰ、Ⅱ段母線。

單機逆變電源盤和單機直流分電盤中的進(jìn)線、饋線與上級直流系統(tǒng)及機組具有相關(guān)性。逆變電源盤進(jìn)線11Q11-1-ZLQ中11Q11 表示電源取自機組直流Ⅰ段11Q11開關(guān)，“-1-”表示1號機；饋線1-QJ××中的1表示1號機，QJ表示交流逆變電源饋線；直流分電盤進(jìn)線11Q14-1-1Q中11Q14 表示電源取自機組直流Ⅰ段11Q14開關(guān)，“-1-”表示1號機，饋線1-1Q××中的“1-”表示1號機，1Q表示直流分電盤Ⅰ段母線饋線。

監(jiān)控系統(tǒng)LCU柜中，“1-QJ18-KA31 AC220V開關(guān)電源PS1電源” 表示柜內(nèi)開關(guān)電源模塊PS1的電源取自1號機逆變電源盤1-QJ18；“1-2Q18-KD31 DC220V開關(guān)電源PS2電源”表示柜內(nèi)開關(guān)電源模塊PS2的電源取自1號機直流分電盤Ⅱ段1-2Q18；“PS1/2-KD33 DC24V RIO 機箱 R3：PW1 電源”表示“RIO機箱R3：PW1的電源取自開關(guān)電源模塊PS1或PS2。

3 效果檢查

如圖1所示，400V交流供電系統(tǒng)的饋線抽屜開關(guān)增加了編號、優(yōu)化了功能命名。原名稱為下方顯示的“中控樓通信設(shè)備室通信電源盤1電源一”，優(yōu)化后的名稱為“通信系統(tǒng)1號充電柜電源一437405”?！巴ㄐ畔到y(tǒng)1號充電柜電源一”與通信電源系統(tǒng)1號充電柜“437405-51JLQ1 1號充電機一路交流進(jìn)線開關(guān)”相銜接，“437405”能準(zhǔn)確判斷出其所屬交流系統(tǒng)為400V保安負(fù)荷用電。

圖1 交流系統(tǒng)饋線開關(guān)名稱優(yōu)化Figure1 Optimizing the naming of feeder switches for AC systems

如圖2所示，直流系統(tǒng)的饋線開關(guān)優(yōu)化了編號及功能命名。原名稱為“1Q16 5324斷路器保護(hù)柜直流電源”，優(yōu)化后的名稱為“31Q16 5324斷路器保護(hù)柜（KM1 PCX直流Ⅰ）直流電源”。名稱中的“PCX直流Ⅰ”與5324斷路器保護(hù)柜中“31Q16-4K1 DC220V PCX操作箱直流電源Ⅰ”相銜接，“KM1”與5324斷路器匯控柜中“4K1-MCB5 DC220V斷路器合閘線圈及分閘線圈1電源（取自5324保護(hù)柜4K1）”相銜接，“31Q16”表示其所屬直流系統(tǒng)為開關(guān)站直流系統(tǒng)。

圖2 直流系統(tǒng)饋線開關(guān)名稱優(yōu)化Figure 2 Optimization of naming of feeder switch in DC system

如圖3所示，盤柜空氣開關(guān)上端名稱為優(yōu)化前名稱，下端為優(yōu)化后名稱。優(yōu)化后的空氣開關(guān)名稱能更準(zhǔn)確反映空氣開關(guān)功能、電源電壓等級和屬性、空氣開關(guān)電源取向。如“KD33 R3 PW1”優(yōu)化后為“PS1/2-KD33 DC24V RIO 機箱 R3：PW1 電源”。

圖3 盤柜空氣開關(guān)名稱優(yōu)化Figure 3 Optimized naming of panel air switch

如表1所示，一個盤柜有多路電源輸入時，人員能根據(jù)盤柜內(nèi)空氣開關(guān)名稱中的編號，直觀看出盤柜內(nèi)任何設(shè)備的電源取向，且能向上追溯至400V交流供電系統(tǒng)或220V直流供電系統(tǒng)。從“表1中1號機出口斷路器控制柜所列的空氣開關(guān)統(tǒng)計”可以看出，該柜有三路直流電源輸入，兩路用于分、合閘，另一路用于斷路器儲能；有三路交流電源輸入，兩路用于隔刀、地刀、風(fēng)機動力電源，另一路用于柜內(nèi)溫控、照明。

如表1所示，某個盤柜內(nèi)單個設(shè)備故障需要隔離時，在現(xiàn)場根據(jù)空氣開關(guān)名稱中的編號即可迅速隔離故障設(shè)備，確保所斷開的空氣開關(guān)滿足檢修需求，且不會影響其他設(shè)備正常運行。如表1中“1號機出口斷路器控制柜”內(nèi)“421305-Q09 AC380V隔刀地刀電機及風(fēng)機電源一” 空氣開關(guān)故障需要隔離時，從柜內(nèi)空氣開關(guān)編號即可得出：需斷開Q09進(jìn)線側(cè)421305開關(guān)，還需斷開其出線側(cè)Q21、Q31、Q41、Q11、Q12、Q13等編號以“Q09/19”開頭的所有空氣開關(guān)，還需斷開與其并聯(lián)的Q19空氣開關(guān)。

4 結(jié)束語

優(yōu)化后的開關(guān)名稱，不但解決了站內(nèi)廠用交直流開關(guān)名稱功能性、唯一性、可辨識性、相關(guān)性等問題，還完善了電源屬性和電壓等級，并創(chuàng)新引入電源取向，根據(jù)開關(guān)名稱即可準(zhǔn)確判斷出空氣開關(guān)的供電設(shè)備、電壓等級、電源屬性、電源取向，特別是生產(chǎn)人員方便地掌握站內(nèi)所有廠用交直流開關(guān)的電源流向和取向，大幅提高隔離故障設(shè)備的準(zhǔn)確性和及時性。彌補了國內(nèi)水電廠無法從設(shè)備空氣開關(guān)名稱判斷開關(guān)電源取向的研究空白。