大型水電站廠用交直流電源開關名稱優化研究及應用

胡金平，董 釗

（云南華電梨園公司，云南省麗江市 674100）

0 引言

梨園水電站位于云南省麗江市玉龍縣（右岸）與迪慶州香格里拉縣（左岸）交界的金沙江中游河段，總裝機容量2400MW（4×600MW）。梨園水電站廠用交直流開關主要分為各級交直流供電系統進線開關、母聯開關、饋線開關以及設備盤柜內的設備空氣開關。梨園水電站交流廠用電用于維持生產所需的設備及照明的用電[1]，采用10kV和400V兩級電壓供電，10kV供電系統分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四段，電源取自與系統相連的廠用高壓變壓器，饋線開關經降壓后供電至400V廠用電母線A、B段；400V系統按功能及負荷中心分布情況分為機組自用電、公用電、照明用電、壩區用電，均配置A、B兩段母線，電源取自10kV廠用電母線，饋線供電至設備盤柜內的設備空氣開關。梨園水電站直流電源系統為站內提供直流電能[2]，配有機組、公用及廠用、開關站、壩區、通信共5套直流系統，電源取自400V交流系統，饋線開關供電至設備盤柜內的設備空氣開關，機組直流系統還設有中間級直流供電系統：單機直流分電盤和單機逆變電源盤[3]；除壩區直流系統僅有一段母線外，其他直流系統均有兩段母線。機電盤柜內的設備空氣開關電源都是取自400V交流系統或直流系統。

一般情況下，從直流系統或400V交流系統的饋線開關名稱，即可判斷出其供電的設備盤柜，但無法從設備盤柜內的設備空氣開關名稱反推出其電源取向。本文從優化廠內交直流開關名稱著手，重點解決各級開關的電源取向、流向標示問題，同時規范各級開關名稱的功能作用、電壓等級、電源屬性。有利于生產人員掌握站內廠用交直流系統的電源流向和取向，提高隔離故障設備的準確性和及時性。

1 梨園水電站交直流電源開關名稱存在的問題

開關是指能夠關合、承載和開斷正常回路條件下的電流并能在規定的時間內關合、承載和開斷異常回路條件下的電流的開關裝置[4]。梨園水電站交直流電源開關名稱存在以下問題。

（1）交直流各系統、各級開關無法從名稱上辨別屬于哪個系統。如表1中“400V交流供電系統”的饋線開關“無編號且名稱功能性描述不準確”，無法通過名稱判斷其所屬交流系統；如表2中“直流供電系統”的“進線開關1JLQ1”和“饋線開關1Q××”，無法通過名稱判斷其屬于機組直流或開關站直流等哪一個直流系統。

（2）設備空氣開關名稱都是沿用廠家或設計院名稱，部分空氣開關名稱不能反映空氣開關的實際功能，且看不出空氣開關的交直流屬性以及電壓等級。如表1中“1號機出口斷路器控制柜”的“Q09動力電源一”，表2中“1號機監控LCU 柜”的“KD33 R3 PW1”。

（3）無法從設備空氣開關名稱中判斷出該設備盤柜電源取自的400V交流系統或直流系統。如表1中“1號機出口斷路器控制柜”的“Q09動力電源一”“Q11斷路器合閘/分閘1電源”。

（4）同一個設備盤柜內存在多級空氣開關時，無法從空氣開關名稱區分出各級空氣開關的電源流向關系。如表1中“1號機出口斷路器控制柜”的“Q21 隔離開關SKG電源”，表2中“1 號機監控 LCU 柜”的“KD33 R3 PW1”。

（5）某個盤柜內單個設備故障需要隔離時，無法準確、快速判斷出應該斷開的空氣開關。如表1中“1號機出口斷路器控制柜”的“Q21 隔離開關SKG電源”開關故障，從開關名稱無法判斷其開關電源屬性及供電來源，也無法確定其供電來源開關斷開后是否會影響其他設備正常運行，電廠人員通常只能結合相關圖紙核對現場接線，找到隔離該故障設備需斷開的開關，才能確保所斷開的開關確實滿足檢修需求，且不會影響其他設備正常運行。耗時較多，且不能滿足緊急操作需求。

2 交直流電源空氣開關名稱優化

2.1 優化電源空氣開關名稱的方法

開關名稱優化的范圍包括設備末端屏柜（箱）內的空氣開關，直流各級供電系統的進線、饋線開關，交流400V系統的饋線開關。

（1）開關名稱采用“開關編號”+“開關功能”[5]。

（2）開關名稱中增加交直流電源屬性、電壓等級[6]。

（3）交直流供電系統進線開關、饋線開關，設備盤柜的設備空氣開關的名稱必須具有唯一性、可辨識性，且進線、饋線及設備空氣開關等各級相關開關的名稱還需具有相關性。

（4）設備空氣開關名稱中保留廠家圖紙提供的編號，并新增前一級電源開關的編號，即增加電源取向。

2.2 優化電源開關名稱的主要方法

（1）統籌規劃全廠設備開關編號，確保各級開關編號具有唯一性、可辨識性、相關性。如表1和表2中交直流供電系統編號。

（2）查閱全廠設備盤柜的二次圖紙，結合圖紙中的空氣開關編號及供電設備，對全廠空氣開關按“空氣開關編號”+“空氣開關功能”進行優化名稱，確保“空氣開關功能”部分的名稱具有可辨識性。

（3）結合二次圖紙中空氣開關的電源屬性、電壓等級以及上一級電源取向，名稱中新增“交直流電源屬性、電壓等級、上一級電源開關的編號”。

（4）檢查現場設備盤柜實際接線，核查空氣開關供電設備以及電源取向，確保根據圖紙優化后的名稱與現場實際情況相符[7]。

（5）將優化后的交直流供電系統進線開關、饋線開關、設備空氣開關粘貼于現場設備旁[8]。

2.3 優化交直流電源開關名稱示例說明

2.3.1 交流電源開關名稱優化

如表1所示：

交流系統從10kV母線進線開關至400V母線饋線開關編號唯一，且具有相關性。10kV進線0011-0014、饋線0021-0056，編號共4位，第一、二位00表示電壓等級為10kV，進線中第三、四位表示母線序號，依次為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段，饋線中第三、四位21～56表示所供電的400V用電系統母線；如0011表示10kVⅠ段母線進線；0021表示該開關為400V自用電A段母線供電。

400V廠用電進線4××，編號共3位，第一、二、三位表示400V廠用電母線A段（或B段），如421表示400V自用電A段母線；饋線4×××××，編號共6位，第一、二、三位與進線相對應，第四、五、六位表示配電柜序號及柜內開關序號。如421305表示400V自用電A段母線3號柜5號開關。

設備盤柜內的設備交流空氣開關有明確的空氣開關功能、電壓等級、電源屬性、空氣開關電源取向。表1中設備空氣開關“421305-Q09 AC380V隔刀地刀電機及風機電源一”，421305表示電源取自1號機自用電A段3號柜5號開關，Q09是該空氣開關在實際接線中的編號，AC380V表示電源為交流380V，“隔刀地刀電機及風機電源一”表示該空氣開關是GCB間隔的出口隔刀、出口地刀、主變壓器低壓側地刀、冷卻風機的第一路電源；設備空氣開關“Q09/19-Q21 AC380V隔離開關SKG電機電源”，Q09/19表示空氣開關電源取自“Q09隔刀地刀電機及風機電源一”或“Q19隔刀地刀電機及風機電源二”。

表1 交流電源開關編號Table 1 Number of AC power switch

2.3.2 直流電源開關名稱優化

如表2所示：

表2 直流電源開關編號Table 2 Number of DC power switch

直流系統從直流系統母線進線開關至單機直流分電盤母線饋線開關的編號唯一，且具有相關性。如“433408/434306-11JLQ1 AC380V機組直流Ⅰ段母線進線開關”，表示該開關電源取自公用二組A段4號柜8號開關或公用二組B段3號柜6號開關；進線開關11JLQ1以及饋線開關11 Q××中的11表示機組直流Ⅰ段母線、若為12、21、22、31、32、41、51、52則依次表示機組直流Ⅱ、公用及廠用直流Ⅰ、Ⅱ、開關站直流Ⅰ、Ⅱ、壩區直流、通信直流Ⅰ、Ⅱ段母線。

單機逆變電源盤和單機直流分電盤中的進線、饋線與上級直流系統及機組具有相關性。逆變電源盤進線11Q11-1-ZLQ中11Q11 表示電源取自機組直流Ⅰ段11Q11開關，“-1-”表示1號機；饋線1-QJ××中的1表示1號機，QJ表示交流逆變電源饋線；直流分電盤進線11Q14-1-1Q中11Q14 表示電源取自機組直流Ⅰ段11Q14開關，“-1-”表示1號機，饋線1-1Q××中的“1-”表示1號機，1Q表示直流分電盤Ⅰ段母線饋線。

監控系統LCU柜中，“1-QJ18-KA31 AC220V開關電源PS1電源” 表示柜內開關電源模塊PS1的電源取自1號機逆變電源盤1-QJ18；“1-2Q18-KD31 DC220V開關電源PS2電源”表示柜內開關電源模塊PS2的電源取自1號機直流分電盤Ⅱ段1-2Q18；“PS1/2-KD33 DC24V RIO 機箱 R3：PW1 電源”表示“RIO機箱R3：PW1的電源取自開關電源模塊PS1或PS2。

3 效果檢查

如圖1所示，400V交流供電系統的饋線抽屜開關增加了編號、優化了功能命名。原名稱為下方顯示的“中控樓通信設備室通信電源盤1電源一”，優化后的名稱為“通信系統1號充電柜電源一437405”。“通信系統1號充電柜電源一”與通信電源系統1號充電柜“437405-51JLQ1 1號充電機一路交流進線開關”相銜接，“437405”能準確判斷出其所屬交流系統為400V保安負荷用電。

圖1 交流系統饋線開關名稱優化Figure1 Optimizing the naming of feeder switches for AC systems

如圖2所示，直流系統的饋線開關優化了編號及功能命名。原名稱為“1Q16 5324斷路器保護柜直流電源”，優化后的名稱為“31Q16 5324斷路器保護柜（KM1 PCX直流Ⅰ）直流電源”。名稱中的“PCX直流Ⅰ”與5324斷路器保護柜中“31Q16-4K1 DC220V PCX操作箱直流電源Ⅰ”相銜接，“KM1”與5324斷路器匯控柜中“4K1-MCB5 DC220V斷路器合閘線圈及分閘線圈1電源（取自5324保護柜4K1）”相銜接，“31Q16”表示其所屬直流系統為開關站直流系統。

圖2 直流系統饋線開關名稱優化Figure 2 Optimization of naming of feeder switch in DC system

如圖3所示，盤柜空氣開關上端名稱為優化前名稱，下端為優化后名稱。優化后的空氣開關名稱能更準確反映空氣開關功能、電源電壓等級和屬性、空氣開關電源取向。如“KD33 R3 PW1”優化后為“PS1/2-KD33 DC24V RIO 機箱 R3：PW1 電源”。

圖3 盤柜空氣開關名稱優化Figure 3 Optimized naming of panel air switch

如表1所示，一個盤柜有多路電源輸入時，人員能根據盤柜內空氣開關名稱中的編號，直觀看出盤柜內任何設備的電源取向，且能向上追溯至400V交流供電系統或220V直流供電系統。從“表1中1號機出口斷路器控制柜所列的空氣開關統計”可以看出，該柜有三路直流電源輸入，兩路用于分、合閘，另一路用于斷路器儲能；有三路交流電源輸入，兩路用于隔刀、地刀、風機動力電源，另一路用于柜內溫控、照明。

如表1所示，某個盤柜內單個設備故障需要隔離時，在現場根據空氣開關名稱中的編號即可迅速隔離故障設備，確保所斷開的空氣開關滿足檢修需求，且不會影響其他設備正常運行。如表1中“1號機出口斷路器控制柜”內“421305-Q09 AC380V隔刀地刀電機及風機電源一” 空氣開關故障需要隔離時，從柜內空氣開關編號即可得出：需斷開Q09進線側421305開關，還需斷開其出線側Q21、Q31、Q41、Q11、Q12、Q13等編號以“Q09/19”開頭的所有空氣開關，還需斷開與其并聯的Q19空氣開關。

4 結束語

優化后的開關名稱，不但解決了站內廠用交直流開關名稱功能性、唯一性、可辨識性、相關性等問題，還完善了電源屬性和電壓等級，并創新引入電源取向，根據開關名稱即可準確判斷出空氣開關的供電設備、電壓等級、電源屬性、電源取向，特別是生產人員方便地掌握站內所有廠用交直流開關的電源流向和取向，大幅提高隔離故障設備的準確性和及時性。彌補了國內水電廠無法從設備空氣開關名稱判斷開關電源取向的研究空白。