淺析三峽升船機(jī)閘首10kV供配電系統(tǒng)及其備自投裝置

李若，周燦，游強(qiáng)

（長(zhǎng)江三峽通航管理局升船機(jī)管理處，湖北 宜昌 443000)

三峽升船機(jī)供配電系統(tǒng)作為三峽升船機(jī)電氣控制系統(tǒng)的重要組成部分，是三峽升船機(jī)能夠平穩(wěn)正常運(yùn)行的前提和保證，因此三峽升船機(jī)供配電系統(tǒng)的可靠性和連續(xù)性顯得尤為重要。本文主要介紹了三峽升船機(jī)閘首10kV 供配電系統(tǒng)及其備自投裝置，并對(duì)備自投裝置的三種工作模式進(jìn)行了初步探討，對(duì)三峽升船機(jī)不同工作狀態(tài)下應(yīng)選擇的備自投裝置工作模式提出建議。

1 三峽升船機(jī)閘首10kV 供配電系統(tǒng)

三峽升船機(jī)閘首10kV 供配電系統(tǒng)主要由10kV 開(kāi)關(guān)柜、10kV 干式變壓器和10kV 電纜構(gòu)成，布置在升船機(jī)塔柱196m 高程北側(cè)和南側(cè)的變電所內(nèi)。閘首10kV 供配電設(shè)備共計(jì)23 臺(tái)10kV 高壓開(kāi)關(guān)柜、4 臺(tái)1600kVA 干式變壓器，其中10 臺(tái)10kV 高壓開(kāi)關(guān)柜、2臺(tái)1600kVA干式變壓器布置在196m高程北側(cè)變電所內(nèi)，13 臺(tái)10kV 高壓開(kāi)關(guān)柜、2 臺(tái)1600kVA 干式變壓器布置在196m 高程南側(cè)變電所內(nèi)。

10kV 高壓開(kāi)關(guān)柜由港迪電氣集團(tuán)制造生產(chǎn)，開(kāi)關(guān)柜型號(hào)為KYN28A-12 戶(hù)內(nèi)金屬鎧裝移開(kāi)式開(kāi)關(guān)設(shè)備，10kV 干式變壓器由許繼變壓器有限公司制造生產(chǎn)，變壓器型號(hào)為SCB10-1600/10.5。

北側(cè)變電所共計(jì)10 面10kV 開(kāi)關(guān)柜，1 面進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜，編號(hào)為G33K4；2 面聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)柜，編號(hào)為G33K34，G33K35；4 面負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜，編號(hào)為501K33，502K33，505K33，508K33；1 面測(cè)量保護(hù)PT 柜，編號(hào)為G33PT；2 面?zhèn)溆霉瘛?/p>

南側(cè)變電所共計(jì)13 面10kV 開(kāi)關(guān)柜，2 面進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜，編號(hào)為G34K7，G35KH2；4 面聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)柜，編號(hào)為G34K33，G34K35，G35K33，G35K34；4 面負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜，編號(hào)為503K35，504K35，506K35，507K35；2 面測(cè)量保護(hù)PT 柜，編號(hào)為G34PT，G35PT；2 面?zhèn)溆霉?。其中G35PT 柜與G35K34 柜為同一開(kāi)關(guān)柜。

南側(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)G35K33 和G34K33 在正常工作、非手動(dòng)操作情況下在合閘位置。

圖1 三峽升船機(jī)閘首10kV 供配電系統(tǒng)

三峽升船機(jī)閘首10kV 供配電系統(tǒng)由三段組成，正常情況下壇子嶺1 回對(duì)北側(cè)10kV 系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行供電，航升2 回對(duì)南側(cè)10kV 系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行供電，左岸電廠(chǎng)備用。左岸電廠(chǎng)作為第一備用電源，當(dāng)壇子嶺1 回或者航升2 回發(fā)生故障時(shí)由左岸電廠(chǎng)供電運(yùn)行，壇子嶺1 回和航升2 回互為第二備用電源，當(dāng)左岸電廠(chǎng)也發(fā)生故障時(shí)，壇子嶺1 回和航升2 回聯(lián)絡(luò)供電運(yùn)行。

2 三峽升船機(jī)閘首10kV 供配電系統(tǒng)備自裝置

2.1 閘首10kV 供配電系統(tǒng)備自投裝置的3 種工作模式

（1）全自動(dòng)工作模式：主供電源失電后，主供電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，按程序設(shè)計(jì)優(yōu)先級(jí)順序，合備用電源開(kāi)關(guān)；當(dāng)主供電源恢復(fù)正常后，返回程序自動(dòng)啟動(dòng)，斷開(kāi)備用電源開(kāi)關(guān)，合主供電源開(kāi)關(guān)。

（2）半自動(dòng)工作模式：當(dāng)主供電源失電后，主供電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，按程序設(shè)計(jì)優(yōu)先級(jí)順序，合備用電源開(kāi)關(guān)；當(dāng)主供電源恢復(fù)正常后，返回程序不啟動(dòng)，維持原有供電運(yùn)行方式。

（3）退出工作模式：備自投退出運(yùn)行。升船機(jī)變電工作站通過(guò)I/O 控制方式發(fā)出指令，由備自投裝置實(shí)現(xiàn)以上三種工作模式的切換，備自投裝置實(shí)際的工作狀態(tài)通過(guò)I/O 信號(hào)送回升船機(jī)變電工作站。

2.2 南側(cè)變電所10kV 系統(tǒng)的備自投功能

航升2 回（南側(cè)進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)G35KH2）作為主供電源，南側(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)G34K35、北側(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)G33K35 作為備用電源。正常情況下，35M 和34M 分段運(yùn)行，35M主供電源（航升2 回）供電，南側(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)G34K35 和北側(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)G33K35 處于分閘位置。當(dāng)主供電源失電時(shí)，備自投斷開(kāi)主供電源開(kāi)關(guān)（斷開(kāi)南側(cè)進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)G35KH2），自動(dòng)投入第一備用電源（合南側(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)G34K35）；第一備用電源失電后，投入第二備用電源（合北側(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)G33K35）。

2.3 北側(cè)變電所10kV 系統(tǒng)的備自投功能

壇子嶺1 回（北側(cè)進(jìn)線(xiàn)G33K4）作為主供電源，北側(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)G33K34、北側(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)G33K35 開(kāi)關(guān)作為備用電源。正常運(yùn)行時(shí)，33M 主供電源（壇子嶺1 回）供電，北側(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)G33K3 和北側(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)G33K35 處于分閘位置，當(dāng)主供電源失電時(shí)，備自投跳主供電源開(kāi)關(guān)（北側(cè)進(jìn)線(xiàn)G33K4），自動(dòng)投入第一備用電源（合北側(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)G33K34）；第一備用電源失電后，投入第二備用電源（合北側(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)G33K35）。

2.4 兩次備投功能

閘首10kV 供配電系統(tǒng)備自投裝置具有兩次備投功能：當(dāng)主供電源失電，備自投第一次動(dòng)作切換至第一備用電源，第一備用電源處于工作電源狀態(tài)，此后，若第一備用電源失電，第二備用電源正常，備自投第2 次動(dòng)作，自動(dòng)切換至第二備用電源。即根據(jù)優(yōu)先級(jí)主供電源失電后自動(dòng)切換至第一備用電源或第二備用電源，第一備用電源失電后切換至第二備用電源。

若備自投處于全自動(dòng)模式，自恢復(fù)功能根據(jù)優(yōu)先級(jí)實(shí)現(xiàn)第二備用電源至主供電源或第一備用電源的自動(dòng)恢復(fù)，及第一備用電源至主供電源的自動(dòng)恢復(fù)。

圖2 一備反應(yīng)機(jī)制

圖3 二備反應(yīng)機(jī)制

3 三峽升船機(jī)閘首10kV 供配電系統(tǒng)備自投裝置工作模式初步探討

三峽升船機(jī)作為三峽水利樞紐永久通航設(shè)施，是客貨輪和特種船舶快速過(guò)壩通道，能提高三峽船閘的貨運(yùn)通過(guò)能力。三峽升船機(jī)是目前世界上提升重量最大的全平衡垂直升船機(jī)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒輪齒條爬升式，具有提升高度大、提升重量大、上游通航水位變幅大、下游水位變化速率快的特點(diǎn)。

三峽升船機(jī)供配電系統(tǒng)為升船機(jī)閘首橋機(jī)、閘首工作門(mén)和臥倒門(mén)、船廂門(mén)、閘首啟閉機(jī)房、集中控制室、船廂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和制動(dòng)系統(tǒng)、充泄水系統(tǒng)、防撞系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等設(shè)備供電。

作為一類(lèi)供電負(fù)荷，三峽升船機(jī)共設(shè)有三回10kV供電電源，一回引自壇子嶺變電站，一回引自通航變電站，一回來(lái)自左岸電廠(chǎng)。正常情況下，壇子嶺1 回對(duì)北側(cè)10kV 供配電系統(tǒng)進(jìn)行供電，航升2 回對(duì)南側(cè)10kV供配電系統(tǒng)進(jìn)行供電，左岸電廠(chǎng)是第一備用電源，壇子嶺1 回電源和航升2 回電源互為第二備用電源。

閘首10kV 供配電系統(tǒng)備自投裝置負(fù)責(zé)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的反應(yīng)機(jī)制對(duì)三回10kV 供電電源進(jìn)行快速和準(zhǔn)確的切換,閘首10kV 供配電系統(tǒng)備自投裝置可工作在三種不同工作模式，三種工作模式為全自動(dòng)模式、半自動(dòng)模式和退出模式。

下面對(duì)三種工作模式進(jìn)行初步的探討。

全自動(dòng)模式和半自動(dòng)模式可以看作備自投裝置投入，退出模式是指?jìng)渥酝堆b置退出。

首先對(duì)備自投裝置是否應(yīng)該投入進(jìn)行一個(gè)初步簡(jiǎn)單的探討，三峽升船機(jī)設(shè)有三回10kV 供電電源，供電電源的失電可分為兩種情況，計(jì)劃性停電和突發(fā)性停電。

計(jì)劃性停電是指左岸電廠(chǎng)、壇子嶺變電站、通航變電站由于停電保養(yǎng)和故障處理等原因需要對(duì)G7K34 開(kāi)關(guān)柜、G4K33 開(kāi)關(guān)柜或G2KH35 開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行計(jì)劃性停電操作，或者升船機(jī)由于停航保養(yǎng)等原因變電所需進(jìn)行計(jì)劃性停電操作，需進(jìn)行倒閘操作申請(qǐng)并填寫(xiě)倒閘工作票，根據(jù)倒閘工作票上步驟進(jìn)行倒閘操作，倒閘操作需嚴(yán)格按照倒閘工作票上步驟嚴(yán)格執(zhí)行，備自投裝置應(yīng)在退出模式。

突發(fā)性停電是指由于突發(fā)性原因，左岸電廠(chǎng)、壇子嶺變電站、通航變電站G7K34 開(kāi)關(guān)柜、G4K33 開(kāi)關(guān)柜或G2KH35 開(kāi)關(guān)柜斷電，未事先向升船機(jī)通報(bào)，升船機(jī)未進(jìn)行相應(yīng)的倒閘操作。突發(fā)性停電發(fā)生概率低但隨時(shí)可能發(fā)生，三峽升船機(jī)作為一類(lèi)供電負(fù)荷，突發(fā)性停電會(huì)對(duì)三峽升船機(jī)的運(yùn)行造成巨大影響，如果停電后，人工進(jìn)行開(kāi)關(guān)柜操作，啟用備用電源，需耗費(fèi)大量時(shí)間，嚴(yán)重影響升船機(jī)的正常運(yùn)行，因此，升船機(jī)在正常運(yùn)行，無(wú)計(jì)劃性停電情況下，備自投裝置應(yīng)投入。

接下來(lái)對(duì)備自投裝置應(yīng)工作在全自動(dòng)模式或是半自動(dòng)模式進(jìn)行一個(gè)初步簡(jiǎn)單的探討。

升船機(jī)在正常運(yùn)行，無(wú)計(jì)劃性停電情況下，備自投裝置應(yīng)投入。備自投裝置無(wú)論是工作在全自動(dòng)模式或是半自動(dòng)模式，當(dāng)發(fā)生突發(fā)性停電后，主供電源會(huì)斷開(kāi)，備用電源投入，由于主供電源和備用電源的切換需要時(shí)間，如果發(fā)生在升船機(jī)上下行過(guò)程中，會(huì)造成升船機(jī)停機(jī)或者升船機(jī)其他設(shè)備需要持續(xù)供電，會(huì)造成相應(yīng)設(shè)備停止工作。

如果備自投裝置工作在全自動(dòng)模式，當(dāng)主供電源恢復(fù)供電，備用電源斷開(kāi)，主供電源投入，如果發(fā)生在升船機(jī)上下行過(guò)程中，依舊會(huì)造成升船機(jī)停機(jī)，對(duì)升船機(jī)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，因此在正常運(yùn)行過(guò)程中，備自投裝置應(yīng)工作在半自動(dòng)模式，當(dāng)主供電源恢復(fù)供電后，備自投裝置不動(dòng)作，然后在升船機(jī)運(yùn)行間隙，對(duì)升船機(jī)變電所進(jìn)行倒閘操作，恢復(fù)正常供電。

4 結(jié)束語(yǔ)

三峽升船機(jī)目前已進(jìn)入試運(yùn)行階段，閘首10KV 供配電系統(tǒng)已投入運(yùn)行，為三峽升船機(jī)平穩(wěn)安全運(yùn)行提供保證，本文對(duì)三峽升船機(jī)不同工作狀態(tài)下應(yīng)選擇的閘首10KV 供配電系統(tǒng)備自投裝置工作模式進(jìn)行了初步的探討，在升船機(jī)計(jì)劃性停電，進(jìn)行倒閘操作時(shí)，備自投裝置應(yīng)退出，在升船機(jī)正常運(yùn)行，備自投裝置應(yīng)在半自動(dòng)工作模式。