提高发电厂厂用电系统可靠性的措施分析

彭 峻

（浙江浙能水电管理有限公司，杭州 310009）

滩坑水电站是瓯江流域水电梯级开发规划中的重要骨干电站，主要担负浙江省电力系统调峰、调频、调相及事故备用。滩坑水电站装有3台200 MW水轮发电机组及1台4000 kW的生态供水机组，生态供水机组的主要作用是满足下游河道取水和生态用水要求，兼顾发电，并作为滩坑水电站黑启动、厂用电电源和备用电源。

1 厂用电系统概况和运行方式

滩坑水电站的厂用电系统负责为全厂各类厂用交流负荷及交流操作提供电源，是保证全厂安全生产和经济运行必不可少的重要组成部分。

滩坑水电站厂用电系统采用机组自用电、全厂公用及厂坝区用电分开供电方式。每台机组设置1台专用的机组自用电变压器，以保证机组自用电负荷的可靠供电；全厂公用及厂坝区用电根据负荷分布情况分区供电。

由于厂用电和厂坝区用电负荷大，且厂坝区枢纽范围较大，滩坑水电站厂用电系统在设计时采用了3路电源和二级电压供电方式。3路电源中1路引自主变压器低压侧，全厂机组停运时可通过主变压器从系统倒送厂用电。另外2路为外来10.5kV电源和生态供水机组供电。从每台机端引接一组高压厂用变压器，降压至10.5kV，10.5kV高压厂用母线分3段，提高了厂用电供电可靠性。厂用电和厂坝区用电分区0.4kV侧采用单母线分段接线。厂用电系统接线如图1所示。

滩坑水电站厂用电系统主要有以下几种运行方式：

（1）正常运行方式：10.5kV厂用母线分段运行，即1号、2号厂用变压器分别带厂用10.5kVⅠ段、Ⅱ段母线，3号厂用变压器带10.5kVⅢ段、Ⅳ段母线；10.5kVⅠ-Ⅱ母联开关、10.5kVⅡ-Ⅲ母联开关在分位，10.5kVⅠ-Ⅱ母联开关备自投装置和10.5kVⅡ-Ⅲ母联开关备自投装置均投入（厂用10.5kVⅡ段母线间隔的10.5kV外来电源进线开关在冷备用状态）。

图1 厂用电系统接线

（2）任一台厂用变压器故障或检修时，检修厂用变压器所供10.5kV厂用母线与相邻母线联络运行，另一段10.5kV母线分段运行。

（3）由外来电源带厂用电10.5kVⅠ，Ⅱ段母线或Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ段母线联络运行。

（4）生态供水机组（4号机）供电：4号机接入厂用10.5kVⅣ段母线运行，作为电厂的黑启动电源。由4号机带厂用电10.5kVⅡ，Ⅲ，Ⅳ段母线联络运行。

2 影响厂用电系统可靠性的因素

根据滩坑水电站厂用电系统的结构特点，各路电源和厂用母线的稳定可靠对厂用电系统可靠性的影响分析如下：

（1）滩坑水电站线路多架设在山林间，且为强雷区，3路电源中的系统电源和外来电源受雷击影响较大，是厂用电系统稳定供电的不利因素之一。

（2）4号机是厂用电系统的第三路电源，其黑启动的成功率直接影响厂用电系统的可靠供电。

（3）3台厂用变压器及厂用10.5kV母线的运行方式和设备的安全稳定运行也会直接影响厂用电系统的供电可靠性。

（4）厂用电系统中备自投及0.4kV系统的低压开关自投功能的可靠实现对厂用电系统的可靠供电有着一定程度的影响。

3 提高厂用电系统可靠性的措施

根据滩坑水电站厂用电系统结构的特点，合理安排厂用电系统的运行方式，加强厂用电系统的设备维护及保养，重视人员培训，提高机组黑启动的成功率等，对有效保障厂用电系统的可靠性具有积极作用。

（1）保证220kV母线正常运行，合理安排设备运行方式，尽量保证厂用电系统有2个以上的电源互为备用。在220kV系统正常运行时，尽量保证厂用电系统以正常运行方式投入，1—3号厂用变压器带厂用10.5kV各母线分段运行。厂用电系统设备检修时，应合理安排运行方式，尽量保证厂用电系统的多电源和分段运行结构。

（2）加强设备维护，确保厂用电系统10.5kV备自投及0.4kV系统的低压开关自投功能可靠实现，确保0.4kV系统的低压开关自投动作时间和10.5kV备自投动作时间的配合。自投失败时应及时进行人工干预。

（3）加强人员培训，确保在厂用电系统出现短时停电时，值班人员能迅速根据实际运行方式和设备状况，对厂用电系统的运行方式进行调整，缩短恢复厂用电需要的等待时间。

（4）认真编写厂用电系统的倒闸操作票，结合不同运行方式，优化操作步骤，制定合理的操作路线，缩短重要负荷的停电时间。

4 黑启动的注意事项

为确保机组黑启动的启动成功率，应注意做好以下几方面的工作：

（1）调速系统：正常情况下，油压装置的油压可以保证机组进行一次正常自启动，但需要注意压油槽的油气比例，压油槽油位不能低于操作最低油位，必要时手动充气维持正常操作油压；在手动开机过程中，应防止机组过速。

（2）励磁系统：在黑启动时由于没有厂用交流电源，励磁风机将不能运行，受功率柜温度限制，励磁系统可能无法长时间运行，运行人员应监视功率柜温升情况；如果黑启动的机组需向系统充电，则需要考虑线路末端过电压问题，故黑启动机组带长线路起励时应采用慢速零起升压的方式。

（3）辅助设备：因交流电源消失，机组顶盖排水系统和排水泵无法正常工作，在机组开启时的短时间内顶盖可能满水，严重时会导致水导油槽进水，不利于黑启动操作。因此，机组启动过程中应监视顶盖漏水情况并尽量缩短停电时间；机组技术供水系统电动阀因交流电源消失也无法自动开启，开机前应手动打开技术供水旁通阀，检查技术供水系统水压正常后方能开机。

（4）直流系统：黑启动过程中应注意监视直流系统蓄电池的电压下降情况。直流系统是黑启动时的唯一电源，是电站监控系统、继电保护、操作、控制、励磁、调速器、通信、事故照明等运行的前提条件。如蓄电池电压下降过快，必要时应停用一部分直流负荷，关闭部分事故照明。

（5）主变压器冷却器系统：黑启动过程中，根据滩坑水电站主接线方式，主变压器必须投入运行才能供厂用电。由于此时冷却器电源消失，主变压器在无冷却器的情况下运行，必须监视主变压器的上层油温及线圈温度，必要时可退出相应的冷却器失电保护。

5 厂用电系统停电时的应急处置

5.1 220kV母线失压

因系统发生事故致使厂用10.5kVⅠ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ段母线电压消失，但外来电源正常时，做好相关的隔离措施后，可通过外来电源联络10.5kV其中2段母线供电，厂用10.5kV另一段所供重要负荷在0.4kV系统倒换联络供电（因为正常运行方式时厂用10.5kVⅠ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ段母线不能同时联络运行）。

5.2 20kV母线和10.5kV外来电源同时失电

系统发生大面积停电事故，滩坑水电站220kV母线与10.5kV外来电源同时失电时，则应做好相关的隔离措施，通过黑启动生态供水机组来恢复厂用电，然后根据电网要求，启动1-3号机组恢复区域电网。

5.3 220kV系统黑启动

在电网恢复过程中，电力调度机构负责协调电网、电厂之间的电气操作、机组启动、用电恢复，保证电网安全稳定留有必要裕度。

滩坑水电站220kV系统黑启动采用“开式”恢复策略，即：系统全停事故后，在直流电源消失前，需确认设备是否正常。若设备正常，在电压消失超过3 min后，按照黑启动实施方案，要求保留可能来电的电源开关和1台可恢复厂用电的主变压器（3号主变压器）220kV开关，其它开关全部拉开。

在厂用电系统恢复后，按调度命令执行系统黑启动操作。现场人员确保厂用电设备与电网黑启动设备正确隔离，不得相互影响。

6 结语

通过对滩坑水电站厂用电系统基本情况和运行方式的分析，得出影响厂用电系统可靠性的重要因素，从厂用电系统接线、设备保障、人员操作等方面提出了提高厂用电可靠性的具体措施，针对厂用电不同电源消失的情况提出了相应的应急处置方案，可供相关人员参考。

[1]黄勋，王兴圣.三峡左岸电站厂用电系统稳定性分析及改进措施[J].水电站机电技术，2007，30（6）∶9-11.