分布式冷熱電聯供能源中心廠用電備自投邏輯設計

杜許峰，諸瞧伊

(1.上海電力設計院有限公司，上海 200025；2. 上海電力公司浦東供電公司，上海 201206)

分布式冷熱電聯供能源中心廠用電備自投邏輯設計

杜許峰1，諸瞧伊2

(1.上海電力設計院有限公司，上海 200025；2. 上海電力公司浦東供電公司，上海 201206)

針對常用備自投邏輯無法滿足分布式冷熱電聯供能源中心廠用電運行要求的現狀，通過對雙分段支接備用廠用電接線的保護及自動裝置配置方式、運行方式分析，給出了一種分布式冷熱電聯供能源中心廠用電備自投邏輯設計。

分布式冷熱電聯供；能源中心；備自投；廠用電；擴大內橋接線；內橋接線；雙分段接線

分布式冷熱電聯供能源中心是一種成熟的能源綜合利用技術，具有梯級利用、一次能源利用效率高、環境友好、能源供應安全可靠等特點，因而得到廣泛應用。分布式冷熱電聯供能源中心通常按照以熱(冷)電聯供、并網上網的原則建設，由小型燃氣輪機或燃氣內燃機驅動的發電機組、煙氣熱水溴化鋰機組、燃氣熱水鍋爐、離心式冷水機組等設備組成，具有廠用電率高、不需要第三路電源或事故保安電源、電氣設備布置空間有限的特點。雙分段開關母聯支接備用廠用電接線具有接線可靠性及投資經濟性的特點[1]，經過近幾年在分布式冷熱電聯供能源中心的推廣應用，表現出良好的可靠性，經濟性，靈活性。

為了提高發電的可靠性和連續性，要求備自投裝置對分布式冷熱電聯供能源中心各種運行方式下的線路失電、設備故障等各種故障情況進行判斷，以盡可能保障連續性供電，減小停電損失。但是，常規的備自投邏輯(橋(分段)型接線備自投邏輯[2]和擴大內橋接線備自投邏輯[3]等)已經無法滿足分布式冷熱電聯供能源中心接線方式的實際運行需要，本文通過對雙分段開關母聯支接備用廠用電接線方式的保護及自動裝置配置、運行方式分析，給出了一種適用此接線方式的廠用電備自投邏輯設計。

1 主接線配置及運行方式分析

1.1 一次接線簡介

分布式冷熱電聯供能源中心一般采用雙分段開關母聯支接備用廠用電接線，一次接線如圖1所示。

工作廠用變壓器分別引自電廠高壓I、II段母線。廠用備用變電源由兩臺10 kV分段開關柜間聯絡母線支接，廠用備用變低壓側跨接在兩段低壓母線上。廠用備用變、兩臺分段開關柜間的聯絡母線均使用硬導體。兩臺廠用工作變及備用廠用變的容量均按低壓負荷一半加預量計算。

此方案設備投資成本較小，同時工作變和備用變上級電源相對獨立，可靈活改變接線形式，廠用電負荷可以保證可靠性。

圖1 電氣主接線圖

1.2 二次保護及自動裝置配置方式

分布式冷熱電聯供能源中心采用雙分段開關母聯支接備用廠用電接線，二次保護設置[4]：主變壓器保護、發電機保護設、廠用變壓器保護、出線電動機保護、母線保護(可選)；自動裝置設置[4]：備自投裝置、自動同期裝置。本文按不配置母線保護分析，二次原理如圖2所示。

圖2 二次原理圖

1.3 運行方式分析

分布式冷熱電聯供能源中心采用雙分段開關母聯支接備用廠用電接線時，主要有以下幾種運行方式：

(1)進線L1通過101開關、100 M開關帶高壓I、II段母線，進線L2通過201開關帶高壓III段母線，100 K開關熱備用在斷開狀態，高壓I、III段母線分別通過各自的供電設備或線路供電，進線L1和進線L2互為備用電源(暗備用)。高壓II段母線通過I段母線供電。

(2)進線L2通過201開關、100 K開關帶高壓II、III段母線，進線L1通過101開關帶高壓I段母線，100 M開關熱備用在斷開狀態，高壓I、III段母線分別通過各自的供電設備或線路供電，進線L1和進線L2互為備用電源(暗備用)。高壓II段母線通過高壓III段母線供電。

(3)進線L1通過101開關、100 M開關、100 K開關帶高壓I、II、III段母線，201開關熱備用在斷開狀態，高壓I、II、III段母線均通過各自的進線L1供電。

(4)進線L2通過201開關、100 M開關、100 K開關帶高壓I、II、III段母線，101開關熱備用在斷開狀態，高壓I、II、III段母線均通過各自的進線L2供電。

(5)100B開關狀態分備用變壓器熱備用合狀態和冷備用分狀態。

2 備自投功能邏輯分析

顯然,采用雙分段開關母聯支接備用廠用電接線，各電氣設備均配置了獨立保護，其備自投邏輯需求類似于擴大內橋接線備自投邏輯。但由于配置了小型燃氣發電機，并且電氣設備斷路器配置齊全，分布式冷熱電聯供能源中心備自投邏輯功能要求更高、更靈活。

2.1 母線備自投邏輯

正常運行時，母線分別通過各自的供電設備或線路供電。當線路發生故障或其他原因使得某一線路開關斷開，分段開關100 M(100 K)由備自投投入，從而實現互為備用。本文以運行方式(1)為例分析進線各自投的邏輯，運行方式(2)可以通過相似的分析得出同樣的邏輯。本邏輯由高壓備自投裝置實現。

充電條件：(1)高壓I、III母均有壓，進線L2線路有壓；(2)101開關、100 M開關、201開關在合位，100 K開關在分位；(3)無閉鎖量。

放電條件：101開關分位 or 201開關分位 or 100 M開關100B開關同時合位 or 高壓I母II母同時三相無壓。

啟動條件：

(1) 高壓I母無壓，進線L1無流，高壓III母有壓，備自投充電正常，備自投動作跳101開關，判101開關在分位，合上100 M開關。

(2) 1號發電機有流，進線L1無流，高壓III母有壓，備自投充電正常，備自投動作跳101開關，判101開關在分位，經自動同期裝置合上100 M開關。

(3) 高壓III母無壓，進線L2無流，高壓I母有壓，備自投充電正常，備自投動作跳201開關，判201開關在分位，合上100 M開關；若判201開關在合位，則跳100 K開關，判100 K開關在分位，合上100 M開關。

(4) 1號發電機有流，進線L2無流，高壓I母有壓，備自投充電正常，備自投動作跳201開關，判201開關在分位，合上100 M開關；若判201開關在合位，則跳100 K開關，判100 K開關在分位，經自動同期裝置合上100 M開關。動作邏輯如圖3所示。

圖3 母線備自投邏輯圖

在這種分段暗備用方式中，每個工作電源的容量應根據總負荷來考慮，否則備投要考慮減去一部分負荷。

若配置母線保護，則當II母線保護動作，I母有壓，備自投充電正常，備自投動作跳201開關，判201開關在分位，合上100 M開關；若判201開關在合位，則跳100 K開關，判100 K開關在分位，合上100 M開關。本文不展開分析。

2.2 進線備自投邏輯

正常運行時，工作線路同時帶兩段母線運行，另一條進線處于明備用狀態。當工作線路失電，其斷路器處于合位，在備用線路有壓、分段開關合位情況下，跳開工作線路，經延時合備用線路。本文以運行方式(3)為例分析進線各自投的邏輯，運行方式(4)可以通過相似的分析得出同樣的邏輯。本邏輯由高壓備自投裝置實現。

由運行方式(3)，可以得出進線各自投201開關的充電條件為：(1)高壓I、III母均有壓，進線L1線路有壓；(2)101開關、100 M開關、100 K開關在合位，201開關在分位；(3)無閉鎖量。

放電條件：101開關分位 or 100 M開關分位 or 100B開關分位 or 201開關合位 or 進線L1線路無壓。

起動條件：

(1)高壓I母無壓，進線L1無流，高壓III母無壓，進線L2有壓，備自投充電正常，備自投動作跳101開關，判101開關在分位，合上201開關。

(2)發電機有流，進線L1無流，進線L1無壓，進線L2有壓，備自投充電正常，備自投動作跳101開關，判101開關在分位，經自動同期裝置合上201開關。

(3)高壓III母無壓，進線L2無流，高壓I母無壓，進線L1有壓，備自投充電正常，備自投動作跳201開關，判201開關在分位，合上101開關。

(4)發電機有流，進線L2無流，進線L2無壓，進線L1有壓，備自投充電正常，備自投動作跳201開關，判201開關在分位，經自動同期裝置合上101開關。動作邏輯如圖4所示。

圖4 進線備自投邏輯圖

2.3 備變進線均衡邏輯

方式(1)中，當備用變通過100 M開關接入I端母線時，若2號廠用變故障，低壓備自投裝置動作，投入備用變壓器，但此時1號廠用變和備用變都由I端母線供電，造成負荷不均衡。本邏輯由低壓備自投裝置II實現。

充電條件：高壓I母有壓，高壓III母有壓，低壓II段有壓，21開關有流。

放電條件：22開關合位 or 21開關分位 or I母II母同時三相無壓

啟動條件：高壓I母有壓，高壓III母有壓，低壓II段無壓，22開關無流。當備用變壓器處于熱備用狀態時，分100 M開關，分21開關，合100 K開關，延時合22開關；當備用變壓器處于冷備用狀態時，分100 M開關，分21開關，合100 K開關，合100 B開關，延時合22開關。

2.4 其他功能

(1)過負荷聯切

為防止備用電源由于負荷較大引起過負荷，備自投裝置一般具有過負荷聯切功能[5]。

過負荷聯切功能有兩種實現方式：一是在備用電源投入前先切除部分負荷，從而保證備用電源投入后不會發生過負荷。另一種方式是備用電源投入后，由備自投自動檢測備用電源的負荷情況，當檢測到過負荷后，可分兩輪切除部分負荷線路。

(2)合閘后加速保護

備自投裝置一般配置了獨立的合閘后加速保護，包括手合于故障加速跳、備投動作合閘于故障加速跳[6]。

(3)與相關保護的配合

備自投應與相關保護配合，當相關保護動作后，給備自投裝置一個外部閉鎖開入信號，對其進行閉鎖。

3 結語

備自投的動作邏輯必須與電氣主接線相適應，備自投裝置還需與保護動作時間配合，當運行方式改變時，注意備自投裝置是否需要相應改變

等等。針對常用備自投邏輯無法滿足分布式冷熱電聯供能源中心廠用電運行要求的現狀，本文通過對雙分段開關母聯支接備用廠用電接線的保護及自動裝置配置方式、運行方式分析，給出了一種分布式冷熱電聯供能源中心廠用電備自投邏輯設計。通過實踐積累備自投的運行經驗，并對其不斷加以修正改進，才能達到并保證電網安全可靠運行的目的。本文對類似分布式工程的自動裝置設計具有一定的參考價值。

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[4]DL/T 5153-2014. 火力發電廠廠用電設計技術規定[S].北京:中國電力出版社,2014.

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(本文編輯：嚴 加)

Optimizing Design of Auxiliary Power Supply in Distributed Cogeneration Energy Center

DU Xu-feng1, ZU Qiao-yi2

(1．Shanghai Electeic Power Design Institute Co.，Ltd.，Shanghai 200025，China； 2．Pudong Power Supply Company, SMEPC，Shanghai 201206，China)

Considering that the conventional automatic input switching logic can not meet the requirements of auxiliary power operation in the distributed combined cooling heating and power (CCHP) centers, this paper analyzes the protection and automatic device configuration mode and operation mode of the double segmented wiring with spare auxiliary power, and presents the automatic logic design for the CCHP Energy Center．

distributed combined cooling heating and power (CCHP)；Energy Center；automatic switchover; auxiliary power；enlarging internal bridge wiring；internal bridge wiring；double segmented wiring

10.11973/dlyny201606027

杜許峰(1984)，男，工程師，碩士，從事變電站及發電廠電氣一次、電氣二次、熱工設計及分布式發電技術研究。

TM726.1

B

2095-1256(2016)06-0786-04

2016-10-18