白莲河抽水蓄能电站事故照明运行方式探讨

2012-06-12李帅轩

水力发电 2012年7期

李帅轩，杜义

（湖北白莲河抽水蓄能有限公司，湖北罗田 438600）

1 工程概况

白莲河抽水蓄能电站事故照明系统电源采用交直流电源共同供应，灯具为白炽灯。照明系统正常情况下，三相交流电源正常，交流接触器1C带电闭合，负荷由A、B、C三相交流供电。当交流电源丢失时，交流接触器1C失电断开，直流接触器2C带电闭合，负荷由直流供电。当交流电源恢复时，直流接触器2C失电，交流接触器1C带电闭合，负荷自动切换到交流电源供电。事故照明原理见图1。

白莲河蓄能电站事故照明380 V交流电源取自全厂照明配电盘Ⅱ段，220 V直流电源取自全厂直流系统Ⅰ、Ⅱ段，正常情况下只有一段投入运行，通过1个双投隔离开关实现切换。

2 事故照明接线方式改造

2.1 事故照明系统报警

图1 事故照明系统电气原理示意

2011年8月11日，主厂房直流系统出现接地报警故障，检查原因为事故照明直流接触器2C线圈故障短路接地导致直流系统接地。在进行备件采购时发现原正泰生产的型号NC1-9504，线圈控制电压为直流220 V四相直流接触器已停产，替代产品中四相直流接触器最大电流只有25 A，不满足容量要求。

2.2 接线方式改造

由于原四相直流接触器已停产，替代产品中四相直流接触器最大电流只有25 A，不满足容量要求。在咨询厂家替代接触器型号参数，对比分析后，决定改用额定电流为95A的NC1-9511Z直流接触器代替。而NC1-9511Z的直流接触器主回路只有三相，和四相的交流接触器NC1-9504不匹配。为了实现事故照明的正常切换和满足A、B、C三相照明负荷的正常工作，将交流电源改为B、C两相供应，在交流接触器下端将A、B两相短接，A、B两相负荷由B相供应。改造接线方式后如图2。

图2 事故照明接线方式改造

2.3 接线方式变更计算分析

更改接线方式后，事故照明系统仍能实现380 V交流失电后投直流事故照明，交流恢复正常自动切换到交流事故照明的功能，同时也满足机械闭锁要求。但更改接线方式后可能会出现交流三相电流不平衡的情况，影响变压器正常运行。由于变压器不对称运行会增加变压器的损耗，引起绕组发热，绝缘老化加快等不利影响，现结合电站实际情况进行分析。

根据变压器运行规程规定，变压器三相负荷电流不平衡率不允许超过20%，且变压器中性点电流不得高于变压器低压额定电流的25%。

更改接线方式后，照明变压器48B A、B、C三相负荷电流分别为71、78 A和66 A。事故照明A、B相负荷电流共17.6 A，C相负荷电流为4.2 A。

变压器三相负荷电流不平衡率K=（Imax-Imin）/Imax×100%=（78-66）/78×100%=15.4%＜20%，满足要求。

中性点电流 In=Ia+Ib+Ic=10.44 A＜721.7 A，满足要求。

综合计算分析，变压器三相负荷不平衡率和中性点电流均在正常范围内，满足规范要求，更改接线方式后不影响系统的正常运行。

3 事故照明系统运行存在的问题

自白莲河蓄能电站事故照明系统投运以来，主要存在接触器线圈烧坏和灯泡烧坏两个方面的问题。

（1）接触器线圈烧坏。事故照明380 V交流电源取自全厂照明配电盘Ⅱ段，在厂用电倒换照明的过程中，接触器会动作进行交直流电源切换，厂用电倒换较为频繁导致接触器也动作频繁，影响接触器的寿命，导致接触器线圈烧坏。

（2）白炽灯泡烧坏。在所有用电的照明灯具中，白炽灯的效率是最低的，它所消耗的电能只有很小的部分，即12%～18%可转化为光能，而其余部分都以热能的形式散失了。至于照明时间，这种电灯的使用寿命通常不会超过1 000 h。电站事故照明运行方式设计为长明，即24 h持续照明，这种运行方式下灯泡的寿命约为42 d，而事故照明交流电压的电压约为236 V，比额定电压220 V偏高，也会在一定程度上影响白炽灯的寿命。

4 电站事故照明运行方式分析与探讨

针对事故照明系统出现的问题，结合现场实际情况，对接线方式改造后的几种事故照明运行方式进行了比较分析。

（1）事故照明电源取自主厂房直流系统，接线方式简单，便于维护；厂用电倒换不影响事故照明的稳定运行。但电站在正常运行方式下，直流负荷增加，充电机输出电流增加，影响充电机使用寿命。

（2）事故照明电源取自主厂房UPS，接线方式简单，便于维护；厂用电倒换不影响事故照明的稳定运行。但电站在正常运行方式下，UPS负荷增加，UPS输出电流增加，影响UPS使用寿命。

（3）仅事故情况下投入的事故照明，电源取自主厂房直流系统。接线方式简单，便于维护；正常情况下不增加直流或UPS负荷。但在正常情况下，事故照明不投入运行。

（4）仅事故情况下投入的事故照明，电源取主厂房UPS系统。接线方式简单，便于维护；正常情况下不增加直流或UPS负荷。但正常情况下，事故照明不投入运行。

（5）基于UPS的事故照明交直流自动切换。设计思路为直流接触器1C改用线圈控制电源为交流220 V AC的交流接触器NC1-9504（与之前直流接触器唯一不同的参数是线圈控制电压为交流220 V），当事故情况下，交流电源丢失，需要交流接触器2C动作由直流电源供电，故需从UPS引入一路交流电源。设计方案如图3。此方式的优点是可以恢复正常情况下A、B、C三相负荷供电，中间继电器损耗很小，不会增加UPS负荷。缺点是需从UPS单独引进一路电源。

5 结语

现阶段，抽水蓄能电站地下厂房事故照明系统基本是采用交直流切换，即正常情况下事故照明由交流供电，事故情况下事故照明由直流供电。这就要求事故照明灯具在交直流供电情况下均能正常工作。目前市场上能满足这样要求的只有传统的白炽灯，但这种灯具存在能耗大，亮度小，寿命低等缺点，长时间运行不利于照明系统的稳定性。而且，传统的白炽灯逐渐被节能灯所代替，即将被市场淘汰而停产。对于目前电站事故照明为24 h长明的运行方式，存在能耗大，亮度低，稳定性差等缺点和隐患。