大型水电站厂用交直流电源开关名称优化研究及应用

胡金平，董 钊

（云南华电梨园公司，云南省丽江市 674100）

0 引言

梨园水电站位于云南省丽江市玉龙县（右岸）与迪庆州香格里拉县（左岸）交界的金沙江中游河段，总装机容量2400MW（4×600MW）。梨园水电站厂用交直流开关主要分为各级交直流供电系统进线开关、母联开关、馈线开关以及设备盘柜内的设备空气开关。梨园水电站交流厂用电用于维持生产所需的设备及照明的用电[1]，采用10kV和400V两级电压供电，10kV供电系统分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四段，电源取自与系统相连的厂用高压变压器，馈线开关经降压后供电至400V厂用电母线A、B段；400V系统按功能及负荷中心分布情况分为机组自用电、公用电、照明用电、坝区用电，均配置A、B两段母线，电源取自10kV厂用电母线，馈线供电至设备盘柜内的设备空气开关。梨园水电站直流电源系统为站内提供直流电能[2]，配有机组、公用及厂用、开关站、坝区、通信共5套直流系统，电源取自400V交流系统，馈线开关供电至设备盘柜内的设备空气开关，机组直流系统还设有中间级直流供电系统：单机直流分电盘和单机逆变电源盘[3]；除坝区直流系统仅有一段母线外，其他直流系统均有两段母线。机电盘柜内的设备空气开关电源都是取自400V交流系统或直流系统。

一般情况下，从直流系统或400V交流系统的馈线开关名称，即可判断出其供电的设备盘柜，但无法从设备盘柜内的设备空气开关名称反推出其电源取向。本文从优化厂内交直流开关名称着手，重点解决各级开关的电源取向、流向标示问题，同时规范各级开关名称的功能作用、电压等级、电源属性。有利于生产人员掌握站内厂用交直流系统的电源流向和取向，提高隔离故障设备的准确性和及时性。

1 梨园水电站交直流电源开关名称存在的问题

开关是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置[4]。梨园水电站交直流电源开关名称存在以下问题。

（1）交直流各系统、各级开关无法从名称上辨别属于哪个系统。如表1中“400V交流供电系统”的馈线开关“无编号且名称功能性描述不准确”，无法通过名称判断其所属交流系统；如表2中“直流供电系统”的“进线开关1JLQ1”和“馈线开关1Q××”，无法通过名称判断其属于机组直流或开关站直流等哪一个直流系统。

（2）设备空气开关名称都是沿用厂家或设计院名称，部分空气开关名称不能反映空气开关的实际功能，且看不出空气开关的交直流属性以及电压等级。如表1中“1号机出口断路器控制柜”的“Q09动力电源一”，表2中“1号机监控LCU 柜”的“KD33 R3 PW1”。

（3）无法从设备空气开关名称中判断出该设备盘柜电源取自的400V交流系统或直流系统。如表1中“1号机出口断路器控制柜”的“Q09动力电源一”“Q11断路器合闸/分闸1电源”。

（4）同一个设备盘柜内存在多级空气开关时，无法从空气开关名称区分出各级空气开关的电源流向关系。如表1中“1号机出口断路器控制柜”的“Q21 隔离开关SKG电源”，表2中“1 号机监控 LCU 柜”的“KD33 R3 PW1”。

（5）某个盘柜内单个设备故障需要隔离时，无法准确、快速判断出应该断开的空气开关。如表1中“1号机出口断路器控制柜”的“Q21 隔离开关SKG电源”开关故障，从开关名称无法判断其开关电源属性及供电来源，也无法确定其供电来源开关断开后是否会影响其他设备正常运行，电厂人员通常只能结合相关图纸核对现场接线，找到隔离该故障设备需断开的开关，才能确保所断开的开关确实满足检修需求，且不会影响其他设备正常运行。耗时较多，且不能满足紧急操作需求。

2 交直流电源空气开关名称优化

2.1 优化电源空气开关名称的方法

开关名称优化的范围包括设备末端屏柜（箱）内的空气开关，直流各级供电系统的进线、馈线开关，交流400V系统的馈线开关。

（1）开关名称采用“开关编号”+“开关功能”[5]。

（2）开关名称中增加交直流电源属性、电压等级[6]。

（3）交直流供电系统进线开关、馈线开关，设备盘柜的设备空气开关的名称必须具有唯一性、可辨识性，且进线、馈线及设备空气开关等各级相关开关的名称还需具有相关性。

（4）设备空气开关名称中保留厂家图纸提供的编号，并新增前一级电源开关的编号，即增加电源取向。

2.2 优化电源开关名称的主要方法

（1）统筹规划全厂设备开关编号，确保各级开关编号具有唯一性、可辨识性、相关性。如表1和表2中交直流供电系统编号。

（2）查阅全厂设备盘柜的二次图纸，结合图纸中的空气开关编号及供电设备，对全厂空气开关按“空气开关编号”+“空气开关功能”进行优化名称，确保“空气开关功能”部分的名称具有可辨识性。

（3）结合二次图纸中空气开关的电源属性、电压等级以及上一级电源取向，名称中新增“交直流电源属性、电压等级、上一级电源开关的编号”。

（4）检查现场设备盘柜实际接线，核查空气开关供电设备以及电源取向，确保根据图纸优化后的名称与现场实际情况相符[7]。

（5）将优化后的交直流供电系统进线开关、馈线开关、设备空气开关粘贴于现场设备旁[8]。

2.3 优化交直流电源开关名称示例说明

2.3.1 交流电源开关名称优化

如表1所示：

交流系统从10kV母线进线开关至400V母线馈线开关编号唯一，且具有相关性。10kV进线0011-0014、馈线0021-0056，编号共4位，第一、二位00表示电压等级为10kV，进线中第三、四位表示母线序号，依次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段，馈线中第三、四位21～56表示所供电的400V用电系统母线；如0011表示10kVⅠ段母线进线；0021表示该开关为400V自用电A段母线供电。

400V厂用电进线4××，编号共3位，第一、二、三位表示400V厂用电母线A段（或B段），如421表示400V自用电A段母线；馈线4×××××，编号共6位，第一、二、三位与进线相对应，第四、五、六位表示配电柜序号及柜内开关序号。如421305表示400V自用电A段母线3号柜5号开关。

设备盘柜内的设备交流空气开关有明确的空气开关功能、电压等级、电源属性、空气开关电源取向。表1中设备空气开关“421305-Q09 AC380V隔刀地刀电机及风机电源一”，421305表示电源取自1号机自用电A段3号柜5号开关，Q09是该空气开关在实际接线中的编号，AC380V表示电源为交流380V，“隔刀地刀电机及风机电源一”表示该空气开关是GCB间隔的出口隔刀、出口地刀、主变压器低压侧地刀、冷却风机的第一路电源；设备空气开关“Q09/19-Q21 AC380V隔离开关SKG电机电源”，Q09/19表示空气开关电源取自“Q09隔刀地刀电机及风机电源一”或“Q19隔刀地刀电机及风机电源二”。

表1 交流电源开关编号Table 1 Number of AC power switch

2.3.2 直流电源开关名称优化

如表2所示：

表2 直流电源开关编号Table 2 Number of DC power switch

直流系统从直流系统母线进线开关至单机直流分电盘母线馈线开关的编号唯一，且具有相关性。如“433408/434306-11JLQ1 AC380V机组直流Ⅰ段母线进线开关”，表示该开关电源取自公用二组A段4号柜8号开关或公用二组B段3号柜6号开关；进线开关11JLQ1以及馈线开关11 Q××中的11表示机组直流Ⅰ段母线、若为12、21、22、31、32、41、51、52则依次表示机组直流Ⅱ、公用及厂用直流Ⅰ、Ⅱ、开关站直流Ⅰ、Ⅱ、坝区直流、通信直流Ⅰ、Ⅱ段母线。

单机逆变电源盘和单机直流分电盘中的进线、馈线与上级直流系统及机组具有相关性。逆变电源盘进线11Q11-1-ZLQ中11Q11 表示电源取自机组直流Ⅰ段11Q11开关，“-1-”表示1号机；馈线1-QJ××中的1表示1号机，QJ表示交流逆变电源馈线；直流分电盘进线11Q14-1-1Q中11Q14 表示电源取自机组直流Ⅰ段11Q14开关，“-1-”表示1号机，馈线1-1Q××中的“1-”表示1号机，1Q表示直流分电盘Ⅰ段母线馈线。

监控系统LCU柜中，“1-QJ18-KA31 AC220V开关电源PS1电源” 表示柜内开关电源模块PS1的电源取自1号机逆变电源盘1-QJ18；“1-2Q18-KD31 DC220V开关电源PS2电源”表示柜内开关电源模块PS2的电源取自1号机直流分电盘Ⅱ段1-2Q18；“PS1/2-KD33 DC24V RIO 机箱 R3：PW1 电源”表示“RIO机箱R3：PW1的电源取自开关电源模块PS1或PS2。

3 效果检查

如图1所示，400V交流供电系统的馈线抽屉开关增加了编号、优化了功能命名。原名称为下方显示的“中控楼通信设备室通信电源盘1电源一”，优化后的名称为“通信系统1号充电柜电源一437405”。“通信系统1号充电柜电源一”与通信电源系统1号充电柜“437405-51JLQ1 1号充电机一路交流进线开关”相衔接，“437405”能准确判断出其所属交流系统为400V保安负荷用电。

图1 交流系统馈线开关名称优化Figure1 Optimizing the naming of feeder switches for AC systems

如图2所示，直流系统的馈线开关优化了编号及功能命名。原名称为“1Q16 5324断路器保护柜直流电源”，优化后的名称为“31Q16 5324断路器保护柜（KM1 PCX直流Ⅰ）直流电源”。名称中的“PCX直流Ⅰ”与5324断路器保护柜中“31Q16-4K1 DC220V PCX操作箱直流电源Ⅰ”相衔接，“KM1”与5324断路器汇控柜中“4K1-MCB5 DC220V断路器合闸线圈及分闸线圈1电源（取自5324保护柜4K1）”相衔接，“31Q16”表示其所属直流系统为开关站直流系统。

图2 直流系统馈线开关名称优化Figure 2 Optimization of naming of feeder switch in DC system

如图3所示，盘柜空气开关上端名称为优化前名称，下端为优化后名称。优化后的空气开关名称能更准确反映空气开关功能、电源电压等级和属性、空气开关电源取向。如“KD33 R3 PW1”优化后为“PS1/2-KD33 DC24V RIO 机箱 R3：PW1 电源”。

图3 盘柜空气开关名称优化Figure 3 Optimized naming of panel air switch

如表1所示，一个盘柜有多路电源输入时，人员能根据盘柜内空气开关名称中的编号，直观看出盘柜内任何设备的电源取向，且能向上追溯至400V交流供电系统或220V直流供电系统。从“表1中1号机出口断路器控制柜所列的空气开关统计”可以看出，该柜有三路直流电源输入，两路用于分、合闸，另一路用于断路器储能；有三路交流电源输入，两路用于隔刀、地刀、风机动力电源，另一路用于柜内温控、照明。

如表1所示，某个盘柜内单个设备故障需要隔离时，在现场根据空气开关名称中的编号即可迅速隔离故障设备，确保所断开的空气开关满足检修需求，且不会影响其他设备正常运行。如表1中“1号机出口断路器控制柜”内“421305-Q09 AC380V隔刀地刀电机及风机电源一” 空气开关故障需要隔离时，从柜内空气开关编号即可得出：需断开Q09进线侧421305开关，还需断开其出线侧Q21、Q31、Q41、Q11、Q12、Q13等编号以“Q09/19”开头的所有空气开关，还需断开与其并联的Q19空气开关。

4 结束语

优化后的开关名称，不但解决了站内厂用交直流开关名称功能性、唯一性、可辨识性、相关性等问题，还完善了电源属性和电压等级，并创新引入电源取向，根据开关名称即可准确判断出空气开关的供电设备、电压等级、电源属性、电源取向，特别是生产人员方便地掌握站内所有厂用交直流开关的电源流向和取向，大幅提高隔离故障设备的准确性和及时性。弥补了国内水电厂无法从设备空气开关名称判断开关电源取向的研究空白。