小峡水电站主变压器中性点刀闸及保护压板控制的技术改造

崔三同，张东成

（国投甘肃小三峡发电有限公司，甘肃兰州730050）

小峡水电站2005年5月4台机组全部投入运营，电站的集中监视控制由计算机监控系统完成，投运以来电站设备运行稳定。作为甘肃电网承担系统峰荷和基荷的电站，一年当中开停机次数频繁，平均达到约600次，按照110 kV系统运行要求，机组开停机时需进行主变压器中性点刀闸分合及主变压器接地与不接地保护压板的投退操作，电站运行人员每次到现地进行分合闸及压板的投退操作，影响了开停机速度，不符合电网及调度对机组开停机时间的规定而影响电站的经济运行，为了减少开停机时间，提高电站自动化水平，同时为电站以后实现远方集控做好准备，对电站主变中性点刀闸控制回路及主变接地与不接地保护压板进行技术改造。

1 主变压器中性点刀闸实现远方控制

1.1 原主变压器中性点刀闸运行及操作状况

小峡水电站1～4号机组的主变中性点刀闸，即1B～4B刀闸采用常规电气控制，其控制箱在现地主变旁，运行人员每次机组开停机时通过在现地的控制箱手动分合电气按钮进行刀闸的操作，通常速度较慢而影响开停机时间。

1.2 制订主变压器中性点刀闸技术改造方案

针对设备实际情况，制定实现监控远方控制的改造方案，监控系统远控功能考虑在开关站LCU中实施，开关站LCU现有的模块能满足技改控制要求，不需要增加硬件，只在其PLC和监控上位机中增加内部程序和画面即可。对于现地控制箱内也只增加监控远控的开出接点，刀闸的分合信号已经送至监控开关站LCU中，因此实际技改只需敷设控制电缆，此种方案施工简单可行，切合现场实际情况。

1.3 主变压器中性点刀闸的改造实施

利用电站机组检修进行各台机组主变中性点刀闸控制系统的改造，实现了监控远方控制功能，在监控系统开关站LCU的PLC开出模块中增加了8个开出点，同时敷设了每台机组主变中性点刀闸至开关站LCU的控制电缆，将分合各台机组主变中性点刀闸的监控远方控制接点并接到现地控制箱内的手动控制回路中，并对LCU开出与实际设备进行核对，确保所做程序与控制设备相对应。按照QUANTUM PLC与上位机的通信协议，在上位机数据库和PLC中做好控制程序，在联锁库中做出对应联锁关系，上位机监控画面中增加对四台机组主变中性点刀闸操作的画面。

开关站LCU中增加的主变中性点刀闸分合控制程序，以1号机组主变中性点刀闸分合为例，控制程序编制如图1所示。

图1 主变中性点刀闸PLC控制程序Fig.1 The main transformer neutral point breaker PLC control program

1.4 技改后的效果

完成了各台机组主变中性点刀闸的改造并进行了监控远方分合试验，确保了开出动作及返回信号上报的准确性。技改完成后还应用工业电视监视镜头等辅助手段来完善监视设备动作情况，让运行人员更加直接的看到主变中性点刀闸实际动作分合是否到位，确保设备操作可靠、稳定。

图2 主变接地与不接地保护投退示意图Fig.2 The sketch map of the main transformer grounding and not throw back ground protection

2 主变压器接地与不接地保护实现自动投退控制

2.1 原主变压器接地保护运行及操作状况

原电站主变接地与不接地保护是根据机组发变组保护屏柜上的保护硬压板由运行人员通过主变运行方式手动投退，即主变中性点接地运行时投入主变接地保护硬压板，退出主变不接地保护硬压板；主变中性点不接地运行时投入主变不接地保护硬压板，退出主变接地保护硬压板，如图2所示。

2.2 制订主变压器接地保护技术改造方案

第一种方案:根据保护装置监测到机组的数据，自动判断机组是否处于开停机状态，从而实现主变接地与不接地保护的自动投退，此种方案需要技术人员对保护装置内部程序进行修改升级，同时修改完毕后需要对现场的4台发变组保护装置进行全面的试验，确保保护装置在程序修改完后装置的正确、可靠性，这种方案调试工作量大，工期较长，而程序的修改也存在一定风险。

第二种方案是直接根据主变中性点刀闸位置来实现主变接地与不接地自动投退保护压板的方案，如图3所示。

图3 第二种方案示意图Fig.3 The sketch map of the second scheme

正常运行时发变组保护屏内的“投主变接地保护压板”和“投主变不接地保护压板”都在投入位置，当主变中性点刀闸在分闸状态时，刀闸接点打开，ZJ继电器不动作，ZJ常闭接点导通将主变不接地保护投入，ZJ常开接点将主变接地保护退出；当主变中性点刀闸在合闸状态时，刀闸接点闭合，ZJ继电器动作，ZJ常闭接点打开，将主变不接地保护退出，ZJ常开接点闭合，将主变接地保护投入。如果主变中性点刀闸检修时或者异常时，可临时将ZJ3和ZJ4、ZJ2和ZJ3分别短接，由操作人员根据主变实际运行方式控制屏柜上的硬压板投退保护，等主变中性点刀闸正常时恢复上述接线即可。

第二种方案比较简单且易于施行，回路简单，施工难度小，施工时间短，且保护程序不需要任何改动，回路接线改造完成后只需根据主变接地刀闸位置查看保护装置开入中的保护投退状态即可。

2.3 主变压器中性点刀闸接地与不接地保护改造实施

在机组检修期间采用了第二种方案对1号～4号机组的主变接地与不接地保护压板实现自动投退的改造，根据方案增加敷设了4台发变组保护装置至主变中性点刀闸之间的控制电缆，同时在发变组保护装置送计算机监控系统的通讯量中增加了主变接地与不接地保护压板的投退信息。

2.4 主变压器中性点刀闸接地与不接地保护改造的效果

根据试验主变中性点刀闸接地与不接地保护改造自动投退动作正确，投退逻辑与刀闸信号接点一致，接地与不接地保护动作送监控的通讯信号正确，方便运行人员及时掌握保护压板投退正确性、可靠性。

3 结语

通过对主变压器中性点刀闸及保护压板控制的技术改造，实施后效果明显，大大减少了机组开停机时间，减轻了运行人员的劳动强度，保证了设备动作的安全性、可靠性、稳定性。提高了小峡水电站的经济效益和自动化水平。同时也希望本次技术改造能给大家提供一定参考和借鉴。

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