灘坑水電站廠變高壓開關(guān)加裝FUR柜的改造分析

浙江浙能水電管理有限公司 浙江青田 323907

摘要：在發(fā)生短路故障時，熔絲能迅速熔斷，開斷短路電流，保護電氣設(shè)備的安全。本文針對灘坑水電站廠變高壓開關(guān)開斷能力不足，在廠變發(fā)生短路故障時易導(dǎo)致事故擴大的現(xiàn)狀，分析了防止電氣短路事故擴大化的方案，提出利用熔絲的這種功能，在廠變高壓開關(guān)高壓側(cè)加裝熔絲，并在保護監(jiān)控方面進行相應(yīng)改造。

關(guān)鍵詞：廠變；高壓開關(guān)；熔絲；短路電流；改造

Abstract：in the short circuit fault occurs，can quickly fuse fuse，Breaking short circuit current，to protect the safety of electrical equipment.Use this kind of function to fuse，put forward to prevent short circuit accident of electrical expansion plan，Analysis of the necessity of transformer high voltage side voltage switch with fuse in the factory，The reconstruction scheme of adding the fuse，Analysis on the protection and monitoring of changes before and after the transformation，and add to the stable operation of the equipment of great significance.

Keywords：installing fuse；necessity；change analysis

引言

廠用變壓器是水電廠中的重要設(shè)備，承擔(dān)著全廠的廠用電負荷。在正常運行時，廠用變壓器一般與主變壓器直接或間接相連，一旦廠用變壓器發(fā)生內(nèi)部短路故障時，將產(chǎn)生比額定電流大得多的短路電流，如果不能采取有效的保護措施將事故設(shè)備隔離，那么事故將直接向主變壓器傳遞。因此，廠用變壓器能否安全穩(wěn)定運行，不僅對廠用電負荷有較大影響，也可能直接影響到主變壓器乃至全廠電氣設(shè)備的正常運行。

本文以灘坑水電站為例，對廠變高壓開關(guān)加裝FUR柜的改造進行了分析。灘坑水電站裝有三臺單機200MW常規(guī)水電機組，采用一機一變單元接線形式，發(fā)電機出口電壓13.8KV，經(jīng)封閉母線接至主變壓器低壓側(cè)，然后升壓至220KV。每臺機組自帶一臺廠用變壓器，廠用變壓器高壓側(cè)經(jīng)廠變高壓開關(guān)直接與主變低壓側(cè)封閉母線連接。

1設(shè)備概況

灘坑水電站3臺廠變選用的是天威保變生產(chǎn)的干式變壓器，型號為3x（DG10-630/13.8），額定容量是1890kVA，變壓比是13.8kV/10kV，廠變高壓開關(guān)采用的是廈門ABB生產(chǎn)的型號為VD4 4012-25M的真空斷路器，額定電流為1250A，額定短路開斷電流為25KA。在變壓器中，最常見的故障就是內(nèi)部的繞組對地短路、匝間短路、層間短路、以及外部端子引線單相短路和相間短路，這些故障都將產(chǎn)生很大的短路電流。經(jīng)過嚴密的計算分析，當(dāng)廠用變壓器發(fā)生短路故障時，最大可能的短路電流達到104.61KA，遠遠超過廠變高壓開關(guān)的短路開斷能力。因此，廠變高壓開關(guān)的額定短路開斷電流過小，不足以安全開斷短路電流，只能作為負荷開關(guān)使用，不能作為保護跳閘出口的開關(guān)，因此，廠用變壓器沒有速斷保護，一旦廠用變壓器發(fā)生短路故障，會直接導(dǎo)致主變壓器后備保護啟動，主變開關(guān)跳閘，導(dǎo)致相應(yīng)的主變壓器和發(fā)電機異常停機，引起事故擴大。

2改造方案對比

為限制廠用變壓器事故影響范圍，提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性，我們對兩種改造方案進行了分析：一、選用額定短路開斷電流更大的真空斷路器。因為灘坑水電站的短路電流最大可達104.61KA，國內(nèi)目前應(yīng)用較廣泛的13.8kV或35kV真空斷路器很難達到這個要求，如果選用其他類型的斷路器，無疑將使整個改造工程量變大，改造成本較大，因需要在設(shè)備停電時對原有開關(guān)柜基礎(chǔ)進行改動，所以工期較長。二、增設(shè)可作為速斷保護的設(shè)備，即加裝熔絲，作為速斷保護設(shè)備。加裝一個熔絲柜只需要在廠變高壓開關(guān)旁邊加裝一個FUR柜，用銅排將FUR柜與現(xiàn)有設(shè)備連接起來即可，對設(shè)備的改動不大，改造成本較低，在不停電的情況下可以做好前期準(zhǔn)備工作，工期也較短。綜合比對兩種方案，加裝熔絲的優(yōu)勢明顯。

在現(xiàn)有設(shè)備下，在廠變高壓開關(guān)上端頭加裝高壓FUR柜，在廠用變壓器發(fā)生故障時限流熔絲熔斷，迅速切斷故障短路電流，確保能及時將事故影響限制在廠用變壓器范圍內(nèi)。

3具體改造實施

3.1主回路的改造

電氣主回路部分的改造是在廠變高壓側(cè)開關(guān)DL與主變低壓側(cè)封閉母線之間加裝FUR柜，由原來的直接電氣連接，改造為通過熔絲再連接。FUR柜內(nèi)設(shè)備包括廠變高壓側(cè)閘刀GN、廠變高壓限流熔斷器組合保護裝置FUR。如圖1中虛線框內(nèi)所示。FUR柜安裝在原廠變高壓開關(guān)右側(cè)，尺寸大小與廠變高壓開關(guān)一相相同。廠變高壓熔絲與廠變高壓閘刀操作機構(gòu)安裝在前部，方便今后日常檢查維護。FUR柜進線母排與主變低壓側(cè)封閉母線連接，出線母排與廠變高壓側(cè)開關(guān)進線端連接；在廠變高壓開關(guān)柜B相、C相柜上開孔，安裝穿墻套管，形成完整的電氣連接。另外，與熔絲并聯(lián)安裝一非線性電阻，限制操作過電壓。

圖 1 加裝熔絲后的一次簡要圖

3.2保護部分改造

廠變高壓開關(guān)經(jīng)過加裝FUR柜的改造，在保護上也作相應(yīng)的改動。廠變高壓開關(guān)、廠變高壓閘刀和廠變高壓熔絲在保護裝置上進行了以下改動：廠變高壓熔絲熔斷時保護發(fā)出報警信號，上位機應(yīng)發(fā)出廠變高壓熔絲熔斷信號，為防止缺相運行應(yīng)跳開廠變高壓開關(guān)；廠變高壓閘刀只有在廠變高壓開關(guān)分閘狀態(tài)下才可以進行分合閘操作；廠變高壓開關(guān)只能在廠變高壓閘刀合閘狀態(tài)下才能合閘；廠變高壓閘刀分閘時，上位機應(yīng)發(fā)廠變高壓閘刀分位信號；廠變高壓閘刀合閘時，上位機應(yīng)發(fā)廠變高壓閘刀合位信號。

3.3控系統(tǒng)部分改造

監(jiān)控系統(tǒng)增加1、2、3號廠變高壓閘刀合位信號、廠變高壓閘刀分位信號、廠變高壓熔絲熔斷信號，“系統(tǒng)運行監(jiān)視圖”、“系統(tǒng)主接線圖”畫面中分別增加1、2、3號機組廠變高壓閘刀信號。組態(tài)程序中1、2、3號廠變高壓開關(guān)合閘條件中增加廠變高壓閘刀合閘位置，實現(xiàn)廠變高壓開關(guān)只能在廠變高壓閘刀合閘狀態(tài)下才能合閘功能。

圖 2 廠變高壓開關(guān)改造后 右為FUR柜

4.結(jié)語

灘坑水電站廠變高壓開關(guān)通過加裝FUR柜，在廠用變壓器和主變壓器低壓側(cè)之間有了一道有效的防護措施，彌補了設(shè)計上的缺陷。在廠用變壓器短路故障時能迅速切斷兩者之間的聯(lián)系，防止廠用變壓器內(nèi)部短路事故的擴大化，大大降低了全廠一次設(shè)備運行風(fēng)險，提高了機組穩(wěn)定性，同時也提高了水電廠的經(jīng)濟效益。

改造完成后，經(jīng)過一系列的驗收、試驗合格，即投入運行。通過一段時間的運行觀察，設(shè)備各方面正常，本次改造取得了良好的預(yù)期效果。

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