提高發電廠廠用電系統可靠性的措施分析

彭 峻

（浙江浙能水電管理有限公司，杭州 310009）

灘坑水電站是甌江流域水電梯級開發規劃中的重要骨干電站，主要擔負浙江省電力系統調峰、調頻、調相及事故備用。灘坑水電站裝有3臺200 MW水輪發電機組及1臺4000 kW的生態供水機組，生態供水機組的主要作用是滿足下游河道取水和生態用水要求，兼顧發電，并作為灘坑水電站黑啟動、廠用電電源和備用電源。

1 廠用電系統概況和運行方式

灘坑水電站的廠用電系統負責為全廠各類廠用交流負荷及交流操作提供電源，是保證全廠安全生產和經濟運行必不可少的重要組成部分。

灘坑水電站廠用電系統采用機組自用電、全廠公用及廠壩區用電分開供電方式。每臺機組設置1臺專用的機組自用電變壓器，以保證機組自用電負荷的可靠供電；全廠公用及廠壩區用電根據負荷分布情況分區供電。

由于廠用電和廠壩區用電負荷大，且廠壩區樞紐范圍較大，灘坑水電站廠用電系統在設計時采用了3路電源和二級電壓供電方式。3路電源中1路引自主變壓器低壓側，全廠機組停運時可通過主變壓器從系統倒送廠用電。另外2路為外來10.5kV電源和生態供水機組供電。從每臺機端引接一組高壓廠用變壓器，降壓至10.5kV，10.5kV高壓廠用母線分3段，提高了廠用電供電可靠性。廠用電和廠壩區用電分區0.4kV側采用單母線分段接線。廠用電系統接線如圖1所示。

灘坑水電站廠用電系統主要有以下幾種運行方式：

（1）正常運行方式：10.5kV廠用母線分段運行，即1號、2號廠用變壓器分別帶廠用10.5kVⅠ段、Ⅱ段母線，3號廠用變壓器帶10.5kVⅢ段、Ⅳ段母線；10.5kVⅠ-Ⅱ母聯開關、10.5kVⅡ-Ⅲ母聯開關在分位，10.5kVⅠ-Ⅱ母聯開關備自投裝置和10.5kVⅡ-Ⅲ母聯開關備自投裝置均投入（廠用10.5kVⅡ段母線間隔的10.5kV外來電源進線開關在冷備用狀態）。

圖1 廠用電系統接線

（2）任一臺廠用變壓器故障或檢修時，檢修廠用變壓器所供10.5kV廠用母線與相鄰母線聯絡運行，另一段10.5kV母線分段運行。

（3）由外來電源帶廠用電10.5kVⅠ，Ⅱ段母線或Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ段母線聯絡運行。

（4）生態供水機組（4號機）供電：4號機接入廠用10.5kVⅣ段母線運行，作為電廠的黑啟動電源。由4號機帶廠用電10.5kVⅡ，Ⅲ，Ⅳ段母線聯絡運行。

2 影響廠用電系統可靠性的因素

根據灘坑水電站廠用電系統的結構特點，各路電源和廠用母線的穩定可靠對廠用電系統可靠性的影響分析如下：

（1）灘坑水電站線路多架設在山林間，且為強雷區，3路電源中的系統電源和外來電源受雷擊影響較大，是廠用電系統穩定供電的不利因素之一。

（2）4號機是廠用電系統的第三路電源，其黑啟動的成功率直接影響廠用電系統的可靠供電。

（3）3臺廠用變壓器及廠用10.5kV母線的運行方式和設備的安全穩定運行也會直接影響廠用電系統的供電可靠性。

（4）廠用電系統中備自投及0.4kV系統的低壓開關自投功能的可靠實現對廠用電系統的可靠供電有著一定程度的影響。

3 提高廠用電系統可靠性的措施

根據灘坑水電站廠用電系統結構的特點，合理安排廠用電系統的運行方式，加強廠用電系統的設備維護及保養，重視人員培訓，提高機組黑啟動的成功率等，對有效保障廠用電系統的可靠性具有積極作用。

（1）保證220kV母線正常運行，合理安排設備運行方式，盡量保證廠用電系統有2個以上的電源互為備用。在220kV系統正常運行時，盡量保證廠用電系統以正常運行方式投入，1—3號廠用變壓器帶廠用10.5kV各母線分段運行。廠用電系統設備檢修時，應合理安排運行方式，盡量保證廠用電系統的多電源和分段運行結構。

（2）加強設備維護，確保廠用電系統10.5kV備自投及0.4kV系統的低壓開關自投功能可靠實現，確保0.4kV系統的低壓開關自投動作時間和10.5kV備自投動作時間的配合。自投失敗時應及時進行人工干預。

（3）加強人員培訓，確保在廠用電系統出現短時停電時，值班人員能迅速根據實際運行方式和設備狀況，對廠用電系統的運行方式進行調整，縮短恢復廠用電需要的等待時間。

（4）認真編寫廠用電系統的倒閘操作票，結合不同運行方式，優化操作步驟，制定合理的操作路線，縮短重要負荷的停電時間。

4 黑啟動的注意事項

為確保機組黑啟動的啟動成功率，應注意做好以下幾方面的工作：

（1）調速系統：正常情況下，油壓裝置的油壓可以保證機組進行一次正常自啟動，但需要注意壓油槽的油氣比例，壓油槽油位不能低于操作最低油位，必要時手動充氣維持正常操作油壓；在手動開機過程中，應防止機組過速。

（2）勵磁系統：在黑啟動時由于沒有廠用交流電源，勵磁風機將不能運行，受功率柜溫度限制，勵磁系統可能無法長時間運行，運行人員應監視功率柜溫升情況；如果黑啟動的機組需向系統充電，則需要考慮線路末端過電壓問題，故黑啟動機組帶長線路起勵時應采用慢速零起升壓的方式。

（3）輔助設備：因交流電源消失，機組頂蓋排水系統和排水泵無法正常工作，在機組開啟時的短時間內頂蓋可能滿水，嚴重時會導致水導油槽進水，不利于黑啟動操作。因此，機組啟動過程中應監視頂蓋漏水情況并盡量縮短停電時間；機組技術供水系統電動閥因交流電源消失也無法自動開啟，開機前應手動打開技術供水旁通閥，檢查技術供水系統水壓正常后方能開機。

（4）直流系統：黑啟動過程中應注意監視直流系統蓄電池的電壓下降情況。直流系統是黑啟動時的唯一電源，是電站監控系統、繼電保護、操作、控制、勵磁、調速器、通信、事故照明等運行的前提條件。如蓄電池電壓下降過快，必要時應停用一部分直流負荷，關閉部分事故照明。

（5）主變壓器冷卻器系統：黑啟動過程中，根據灘坑水電站主接線方式，主變壓器必須投入運行才能供廠用電。由于此時冷卻器電源消失，主變壓器在無冷卻器的情況下運行，必須監視主變壓器的上層油溫及線圈溫度，必要時可退出相應的冷卻器失電保護。

5 廠用電系統停電時的應急處置

5.1 220kV母線失壓

因系統發生事故致使廠用10.5kVⅠ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ段母線電壓消失，但外來電源正常時，做好相關的隔離措施后，可通過外來電源聯絡10.5kV其中2段母線供電，廠用10.5kV另一段所供重要負荷在0.4kV系統倒換聯絡供電（因為正常運行方式時廠用10.5kVⅠ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ段母線不能同時聯絡運行）。

5.2 20kV母線和10.5kV外來電源同時失電

系統發生大面積停電事故，灘坑水電站220kV母線與10.5kV外來電源同時失電時，則應做好相關的隔離措施，通過黑啟動生態供水機組來恢復廠用電，然后根據電網要求，啟動1-3號機組恢復區域電網。

5.3 220kV系統黑啟動

在電網恢復過程中，電力調度機構負責協調電網、電廠之間的電氣操作、機組啟動、用電恢復，保證電網安全穩定留有必要裕度。

灘坑水電站220kV系統黑啟動采用“開式”恢復策略，即：系統全停事故后，在直流電源消失前，需確認設備是否正常。若設備正常，在電壓消失超過3 min后，按照黑啟動實施方案，要求保留可能來電的電源開關和1臺可恢復廠用電的主變壓器（3號主變壓器）220kV開關，其它開關全部拉開。

在廠用電系統恢復后，按調度命令執行系統黑啟動操作。現場人員確保廠用電設備與電網黑啟動設備正確隔離，不得相互影響。

6 結語

通過對灘坑水電站廠用電系統基本情況和運行方式的分析，得出影響廠用電系統可靠性的重要因素，從廠用電系統接線、設備保障、人員操作等方面提出了提高廠用電可靠性的具體措施，針對廠用電不同電源消失的情況提出了相應的應急處置方案，可供相關人員參考。

[1]黃勛，王興圣.三峽左岸電站廠用電系統穩定性分析及改進措施[J].水電站機電技術，2007，30（6）∶9-11.