廠用電備自投方式優化研究

摘 要：廠用電系統的穩定運行對發電廠機組安全運行至關重要，為保證可靠性，通常都使用備用電源和備用設備自動投入裝置。文章通過對蓮花廠現在運行的廠用電PLC備自投系統進行原理剖析，找出廠用備自投系統存在的隱患，并有針對性地提出技術改進方案，使廠用電備投系統更安全、穩定、可靠。

關鍵詞：廠用電；備自投；可靠性；靈活性；優化

廠用電系統是水電廠最重要的負荷，其工作可靠性，在很大程度上決定著發電廠的安全運行，如果廠用電源消失，有可能引起發電廠出力下降，機組停運，甚至使電廠全部停電，為保證高度的供電可靠性和連續性，需要裝設備用電源自動投入裝置。

1 廠用電系統備自投運行方式

蓮花廠正常運行時，廠用工作電源取自220kv系統經高廠變T21降壓至10.5kvⅠ、Ⅱ段母線，并分別帶400V廠用低壓母線運行，Ⅰ、Ⅱ段母線間的聯絡開關141在斷開位置；Ⅲ段母線由地方變電所經主壩線供電作為全廠的備用廠用電源，Ⅰ、Ⅲ段之間聯絡開關146和Ⅱ、Ⅲ之間聯絡開關143均在斷開位置。根據原設計要求，蓮花廠用電PLC備自投程序優先級分以下兩個層次：第一優先級：Ⅰ、Ⅱ段母線之間BZT；第二優先級：Ⅰ、Ⅲ段母線與Ⅱ、Ⅲ段母線之間BZT。

2 廠用電備投系統現存問題

2.1 原10.5kv廠用電備自投設計的原因及存在的隱患

原141開關備自投10.5kvⅠ、Ⅱ段母線的方式是基于10.5kvⅢ段電源是地方電網供電不可靠的情況下來考慮的，但是經過近幾年的改造，在蓮花變電所停電的情況下，保流機組可以正常的帶廠用電。同時按照這種備自投方式容易出現以下問題，若廠用電系統Ⅰ、Ⅱ母線中任意一條母線出現永久性故障，141開關控制方式在“PLC”位置時，按照廠用電原BZT優先級，PLC監測母線狀態，條件滿足第一優先級，程序啟動后經Ⅰ、Ⅱ母線聯絡開關141合閘，而此時由于保護裝置拒動，Ⅰ、Ⅱ母線聯絡開關141無法跳開將造成整個廠用電系統10.5kv電源及所帶400V廠用低壓母線全部消失。致使整個廠用電系統癱瘓。

2.2 第一級備自投141開關作用不大，運行多年來，很少應用

10.5kvI段或者Ⅱ段電纜區間內出現故障后，還不至于保護動作啟動0205開關跳閘，只是因為分支I段或者分支Ⅱ段保護啟動121開關或者122開關單一跳閘后，才通過141開關聯絡使Ⅰ、Ⅱ段之間聯絡。這種情況在運多年來幾乎沒有發生過，失去了存在的價值。并且運行多年來，為了防止141開關在10.5kvⅠ、Ⅱ段母線帶電情況下誤合，一直將141開關控制方式切到現地方式。

2.3 備自投投入時限過長

由于141開關的備自投方式的存在，0205、121、122開關跳閘，146開關備自投到121開關時（或者143開關備自投到122開關時），按照備投優先級順序，需要先進行141開關合閘，由于運行方式中141開關控制方式一直為現地方式，在系統檢測到無法將141開關合閘后，經過一段時限，才能自動投入146開關，這樣致使備自投時間延長。

2.4 備自投系統過于復雜，不利用現場運行操作

在進行廠用電備自投實驗時，需將0205、121、122開關跳閘，徹底失去廠用電的情況下，才能實現由Ⅲ段備用電源進行備自投切換，現場運行操作中，由于備自投方式過于復雜，操作中無形增加了很多項目，致使操作程序過于繁瑣，不便于廠用電備自投定期切換實驗。

2.5 外圍設備原因

備投系統中低電壓繼電器均為常規電磁型繼電器，常規繼電器由于其本身的設計、制造特點，在運行過程中存在震動大、切換過程中接點拉弧等現象，導致經常損壞，增加了現場的維護量，也不利于設備的安全穩定運行。另外，開關本體端子排接觸不良，這些問題造成實際狀態信號無法送到計算機監控系統中，使蓮花廠廠用電備自投PLC程序無法判斷設備的具體實際狀態，從而無法進行備自投操作。

3 備投方式的優化改進

為了解決蓮花發電廠現運行的廠用電PLC備自投系統存在的問題，使蓮花發電廠廠用電PLC備自投系統更安全、更穩定、更可靠。采用如下設計方案，使得蓮花發電廠廠用電PLC備自投系統控制方式達到配置簡單，操作方便可靠，同時便于運行人員對廠用電PLC備自投系統進行定期切換實驗

3.1 正常運行方式

3.1.1 由220kv高廠變經121、122開關分別給10.5kvⅠ、Ⅱ段廠用母線供電，作為正常運行用方式。廠用Ⅰ、Ⅱ段母線分段運行，分別帶廠用負荷。

3.1.2 廠用Ⅰ、Ⅱ段母線互為備用，因為廠用Ⅰ、Ⅱ段母線電源取自一個電源即高壓廠用變，因此Ⅰ、Ⅱ段母線之間斷路器141為聯絡開關，不能作為備投開關實現自動投入使用（只設手動操作回路，用于在Ⅲ段母線不帶電時使用）。

3.2 備用電源的投入方式

3.2.1 廠用Ⅲ段為蓮花廠的獨立電源，該電源是由蓮花變電所通過10.5kv主壩線提供的，做為蓮花廠廠用Ⅰ、Ⅱ段的后備電源實現備自投功能。

3.2.2 保流1#、2#機組并列在Ⅲ段母線上運行，正常時通過10.5kv主壩線為系統供電，10.5kv主壩線因故停電時，保流機為廠用Ⅰ、Ⅱ段的后備電源實現備自投功能。

3.2.3 高廠變停運時，廠用電由10.5kv主壩線或保留機通過Ⅲ段母線給Ⅰ、Ⅱ段母線供電（自動投入）。

3.2.4 廠用Ⅰ、Ⅱ段母線某一段進線電源停電時，如果Ⅲ段母線有電，則可以先投入143或146開關（自動投入）供電。如果Ⅲ段母線沒電，可以通過Ⅰ、Ⅱ段間聯絡開關141（手動操作）代送另一段母線運行。

為了便于運行人員實時掌握廠用電備自投系統實實際情況，在蓮花廠計算機監控系統廠用電系統圖中增加可以監視蓮花廠廠用電電壓回路實際狀態的畫面，同時蓮花廠廠用電備自投運行中有故障時要有語音報警和故障報警登錄。為了保證廠用電備自投動作的可靠性，要求廠用電PLC程序中判斷開關的轉換接點信號要接雙接點。

4 改進效果

通過備投方式的改進，使原設備開關本體端子排接觸不良，低電壓繼電器在運行過程中存在震動大、切換過程中接點拉弧等現象，導致經常損壞等外圍設備原因造成備自投據動等現象得以消除，現廠用電PLC能實時準確接收所有外圍開入點量，程序及時判斷并作出正確響應。減少不必要的時限延長，能在最短的時間內投入備用電源，使蓮花發電廠廠用電PLC備自投系統更安全、更穩定、更可靠。

5 結束語

通過對蓮花廠廠用電備自投系統的改造，廠用電備自投系統具有配置簡單、操作方便可靠和便于廠用電備自投定期切換實驗等優點，有力地保障了廠用電系統的安全穩定運行。

參考文獻

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[2]賀家李，李永麗，董新洲.電力系統繼電保護原理[M].中國電力出版社，2010.

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作者簡介：孟繼盛（1971，-），男，大學本科學歷，工程師職稱，工作單位：黑龍江省電力有限公司牡丹江水力發電總廠蓮花發電廠運行部，職務：主任，研究方向：水電廠運行管理。