分布式冷热电联供能源中心厂用电备自投逻辑设计

杜许峰，诸瞧伊

(1.上海电力设计院有限公司，上海 200025；2. 上海电力公司浦东供电公司，上海 201206)

分布式冷热电联供能源中心厂用电备自投逻辑设计

杜许峰1，诸瞧伊2

(1.上海电力设计院有限公司，上海 200025；2. 上海电力公司浦东供电公司，上海 201206)

针对常用备自投逻辑无法满足分布式冷热电联供能源中心厂用电运行要求的现状，通过对双分段支接备用厂用电接线的保护及自动装置配置方式、运行方式分析，给出了一种分布式冷热电联供能源中心厂用电备自投逻辑设计。

分布式冷热电联供；能源中心；备自投；厂用电；扩大内桥接线；内桥接线；双分段接线

分布式冷热电联供能源中心是一种成熟的能源综合利用技术，具有梯级利用、一次能源利用效率高、环境友好、能源供应安全可靠等特点，因而得到广泛应用。分布式冷热电联供能源中心通常按照以热(冷)电联供、并网上网的原则建设，由小型燃气轮机或燃气内燃机驱动的发电机组、烟气热水溴化锂机组、燃气热水锅炉、离心式冷水机组等设备组成，具有厂用电率高、不需要第三路电源或事故保安电源、电气设备布置空间有限的特点。双分段开关母联支接备用厂用电接线具有接线可靠性及投资经济性的特点[1]，经过近几年在分布式冷热电联供能源中心的推广应用，表现出良好的可靠性，经济性，灵活性。

为了提高发电的可靠性和连续性，要求备自投装置对分布式冷热电联供能源中心各种运行方式下的线路失电、设备故障等各种故障情况进行判断，以尽可能保障连续性供电，减小停电损失。但是，常规的备自投逻辑(桥(分段)型接线备自投逻辑[2]和扩大内桥接线备自投逻辑[3]等)已经无法满足分布式冷热电联供能源中心接线方式的实际运行需要，本文通过对双分段开关母联支接备用厂用电接线方式的保护及自动装置配置、运行方式分析，给出了一种适用此接线方式的厂用电备自投逻辑设计。

1 主接线配置及运行方式分析

1.1 一次接线简介

分布式冷热电联供能源中心一般采用双分段开关母联支接备用厂用电接线，一次接线如图1所示。

工作厂用变压器分别引自电厂高压I、II段母线。厂用备用变电源由两台10 kV分段开关柜间联络母线支接，厂用备用变低压侧跨接在两段低压母线上。厂用备用变、两台分段开关柜间的联络母线均使用硬导体。两台厂用工作变及备用厂用变的容量均按低压负荷一半加预量计算。

此方案设备投资成本较小，同时工作变和备用变上级电源相对独立，可灵活改变接线形式，厂用电负荷可以保证可靠性。

图1 电气主接线图

1.2 二次保护及自动装置配置方式

分布式冷热电联供能源中心采用双分段开关母联支接备用厂用电接线，二次保护设置[4]：主变压器保护、发电机保护设、厂用变压器保护、出线电动机保护、母线保护(可选)；自动装置设置[4]：备自投装置、自动同期装置。本文按不配置母线保护分析，二次原理如图2所示。

图2 二次原理图

1.3 运行方式分析

分布式冷热电联供能源中心采用双分段开关母联支接备用厂用电接线时，主要有以下几种运行方式：

(1)进线L1通过101开关、100 M开关带高压I、II段母线，进线L2通过201开关带高压III段母线，100 K开关热备用在断开状态，高压I、III段母线分别通过各自的供电设备或线路供电，进线L1和进线L2互为备用电源(暗备用)。高压II段母线通过I段母线供电。

(2)进线L2通过201开关、100 K开关带高压II、III段母线，进线L1通过101开关带高压I段母线，100 M开关热备用在断开状态，高压I、III段母线分别通过各自的供电设备或线路供电，进线L1和进线L2互为备用电源(暗备用)。高压II段母线通过高压III段母线供电。

(3)进线L1通过101开关、100 M开关、100 K开关带高压I、II、III段母线，201开关热备用在断开状态，高压I、II、III段母线均通过各自的进线L1供电。

(4)进线L2通过201开关、100 M开关、100 K开关带高压I、II、III段母线，101开关热备用在断开状态，高压I、II、III段母线均通过各自的进线L2供电。

(5)100B开关状态分备用变压器热备用合状态和冷备用分状态。

2 备自投功能逻辑分析

显然,采用双分段开关母联支接备用厂用电接线，各电气设备均配置了独立保护，其备自投逻辑需求类似于扩大内桥接线备自投逻辑。但由于配置了小型燃气发电机，并且电气设备断路器配置齐全，分布式冷热电联供能源中心备自投逻辑功能要求更高、更灵活。

2.1 母线备自投逻辑

正常运行时，母线分别通过各自的供电设备或线路供电。当线路发生故障或其他原因使得某一线路开关断开，分段开关100 M(100 K)由备自投投入，从而实现互为备用。本文以运行方式(1)为例分析进线各自投的逻辑，运行方式(2)可以通过相似的分析得出同样的逻辑。本逻辑由高压备自投装置实现。

充电条件：(1)高压I、III母均有压，进线L2线路有压；(2)101开关、100 M开关、201开关在合位，100 K开关在分位；(3)无闭锁量。

放电条件：101开关分位 or 201开关分位 or 100 M开关100B开关同时合位 or 高压I母II母同时三相无压。

启动条件：

(1) 高压I母无压，进线L1无流，高压III母有压，备自投充电正常，备自投动作跳101开关，判101开关在分位，合上100 M开关。

(2) 1号发电机有流，进线L1无流，高压III母有压，备自投充电正常，备自投动作跳101开关，判101开关在分位，经自动同期装置合上100 M开关。

(3) 高压III母无压，进线L2无流，高压I母有压，备自投充电正常，备自投动作跳201开关，判201开关在分位，合上100 M开关；若判201开关在合位，则跳100 K开关，判100 K开关在分位，合上100 M开关。

(4) 1号发电机有流，进线L2无流，高压I母有压，备自投充电正常，备自投动作跳201开关，判201开关在分位，合上100 M开关；若判201开关在合位，则跳100 K开关，判100 K开关在分位，经自动同期装置合上100 M开关。动作逻辑如图3所示。

图3 母线备自投逻辑图

在这种分段暗备用方式中，每个工作电源的容量应根据总负荷来考虑，否则备投要考虑减去一部分负荷。

若配置母线保护，则当II母线保护动作，I母有压，备自投充电正常，备自投动作跳201开关，判201开关在分位，合上100 M开关；若判201开关在合位，则跳100 K开关，判100 K开关在分位，合上100 M开关。本文不展开分析。

2.2 进线备自投逻辑

正常运行时，工作线路同时带两段母线运行，另一条进线处于明备用状态。当工作线路失电，其断路器处于合位，在备用线路有压、分段开关合位情况下，跳开工作线路，经延时合备用线路。本文以运行方式(3)为例分析进线各自投的逻辑，运行方式(4)可以通过相似的分析得出同样的逻辑。本逻辑由高压备自投装置实现。

由运行方式(3)，可以得出进线各自投201开关的充电条件为：(1)高压I、III母均有压，进线L1线路有压；(2)101开关、100 M开关、100 K开关在合位，201开关在分位；(3)无闭锁量。

放电条件：101开关分位 or 100 M开关分位 or 100B开关分位 or 201开关合位 or 进线L1线路无压。

起动条件：

(1)高压I母无压，进线L1无流，高压III母无压，进线L2有压，备自投充电正常，备自投动作跳101开关，判101开关在分位，合上201开关。

(2)发电机有流，进线L1无流，进线L1无压，进线L2有压，备自投充电正常，备自投动作跳101开关，判101开关在分位，经自动同期装置合上201开关。

(3)高压III母无压，进线L2无流，高压I母无压，进线L1有压，备自投充电正常，备自投动作跳201开关，判201开关在分位，合上101开关。

(4)发电机有流，进线L2无流，进线L2无压，进线L1有压，备自投充电正常，备自投动作跳201开关，判201开关在分位，经自动同期装置合上101开关。动作逻辑如图4所示。

图4 进线备自投逻辑图

2.3 备变进线均衡逻辑

方式(1)中，当备用变通过100 M开关接入I端母线时，若2号厂用变故障，低压备自投装置动作，投入备用变压器，但此时1号厂用变和备用变都由I端母线供电，造成负荷不均衡。本逻辑由低压备自投装置II实现。

充电条件：高压I母有压，高压III母有压，低压II段有压，21开关有流。

放电条件：22开关合位 or 21开关分位 or I母II母同时三相无压

启动条件：高压I母有压，高压III母有压，低压II段无压，22开关无流。当备用变压器处于热备用状态时，分100 M开关，分21开关，合100 K开关，延时合22开关；当备用变压器处于冷备用状态时，分100 M开关，分21开关，合100 K开关，合100 B开关，延时合22开关。

2.4 其他功能

(1)过负荷联切

为防止备用电源由于负荷较大引起过负荷，备自投装置一般具有过负荷联切功能[5]。

过负荷联切功能有两种实现方式：一是在备用电源投入前先切除部分负荷，从而保证备用电源投入后不会发生过负荷。另一种方式是备用电源投入后，由备自投自动检测备用电源的负荷情况，当检测到过负荷后，可分两轮切除部分负荷线路。

(2)合闸后加速保护

备自投装置一般配置了独立的合闸后加速保护，包括手合于故障加速跳、备投动作合闸于故障加速跳[6]。

(3)与相关保护的配合

备自投应与相关保护配合，当相关保护动作后，给备自投装置一个外部闭锁开入信号，对其进行闭锁。

3 结语

备自投的动作逻辑必须与电气主接线相适应，备自投装置还需与保护动作时间配合，当运行方式改变时，注意备自投装置是否需要相应改变

等等。针对常用备自投逻辑无法满足分布式冷热电联供能源中心厂用电运行要求的现状，本文通过对双分段开关母联支接备用厂用电接线的保护及自动装置配置方式、运行方式分析，给出了一种分布式冷热电联供能源中心厂用电备自投逻辑设计。通过实践积累备自投的运行经验，并对其不断加以修正改进，才能达到并保证电网安全可靠运行的目的。本文对类似分布式工程的自动装置设计具有一定的参考价值。

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[4]DL/T 5153-2014. 火力发电厂厂用电设计技术规定[S].北京:中国电力出版社,2014.

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(本文编辑：严 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

杜许峰(1984)，男，工程师，硕士，从事变电站及发电厂电气一次、电气二次、热工设计及分布式发电技术研究。

TM726.1

B

2095-1256(2016)06-0786-04

2016-10-18