自来水厂PT并列设计及现场问题分析

2021-09-26夏凯豪

机电信息 2021年24期

摘要：PT并列装置广泛应用于电力系统，对于保证电力系统安全可靠运行有着重要作用。市政水厂项目主要采用10 kV电源供电，通常按二级负荷（重要大型水厂按一级负荷）设计，主接线采用单母线分段的较多。现结合工程实际，对PT并列应用于水厂10 kV系统的设计及现场实际问题进行相关分析。

关键词：PT并列;10 kV系统;单母线分段接线

0 引言

PT并列装置是将两段PT进行并列运行的装置，可控制两段母线测量电压的传递与解列，广泛应用于电力系统中。市政水厂作为一般工业用水和生活用水的主要生产单位，对于国民生产生活具有重要的意义，其供电的可靠性、安全性也尤为重要。

根据规范要求，市政水厂项目基于规模级别，重要大型水厂用电负荷按一级负荷设计，中小型水厂按二级负荷设计，需要采用双回路电源供电[1]，主接线采用单母线分段的较多。

本文结合实际工程案例，对PT并列应用于自来水厂10 kV系统的设计及现场实际问题进行相关分析。

1 PT并列装置

PT即电压互感器，其工作原理和变压器类似，是用来检测变换电压的装置。PT的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求[2]。

PT并列即将一段母线的电压量通过并列装置传到另一段母线上的并列过程。

电力系统中每段母线设置一台PT装置，当Ⅰ段母线PT预试、故障或检修时，需要退出运行，而此时Ⅰ段母线的保护继续运行，考虑到低压闭锁，保护失去电压会发生误动，此时需要用Ⅱ段母线的PT维持两段母线上的保护电压，因此需要PT并列。PT并列时应先并一次，合分段开关，再将PT并列打在并列位置。应确保只有在一次并列的情况下，二次才能并列。

PT并列装置的主要功能有：PT并列/切换功能，母线过电压保护，母线低电压保护，PT断线报警等。另外，装置一般带有标准RS485通信接口，也有部分可带有以太网接口或远程通信接口等。

2 项目设计及问题分析

2.1 项目概况

江西某水厂现状规模为15万m3/d，本次新建工程规模为10万m3/d。现有两路10 kV电源供电，设有一座10 kV配电站，主要负责二级泵房10 kV电动机配电，并向全厂低配中心提供10 kV电源。

2.2 供配电系统设计

根据工艺条件，本次新增计算负荷约2 000 kW，现有电源容量及配电站土建均无法满足需求。

本次设计在新建的二级泵房新建10 kV配电中心一座，新设10 kV系统，两路总进线接入点改至新建的配电中心。新10 kV系统采用单母线分段接线，正常运行时两路进线为一用一备，两个进线断路器合一个，分断断路器合闸。

2.3 PT并列设计

新建的10 kV系统采用的是单母线分段接线，在两段母线上各设置一台PT柜，同时在PT柜内设置并列装置，要求其具有相应的电压保护、切换等功能。

以下截取了10 kV系统PT柜的部分设计图纸，如图1、图2、图3所示。

从图中可以看出，两台PT柜中一次系统是一样的，PT通过熔断器，经手车接于10 kV母线上，同时还设有避雷器。PT上还带有一次消谐装置，该装置起阻尼与限流的作用，能良好地限制PT铁磁谐振[3]。

PT柜二次系统图中，PT并列装置是装设于Ⅰ段PT柜上的，通过相应的二次电缆进行连接，该连接称之为“PT并列回路”。PT并列装置实现对两段电压测量母线的并列/解列以及其他的保护功能。

PT并列：分段柜处于合闸状态（分段柜BT2和BB0导通），隔离柜在运行位（隔离柜YW导通），上述条件即是先并一次，这也是PT并列的前提条件;Ⅰ段PT柜处于运行位（YW导通）且Ⅱ段PT柜处于试验位（SW导通）时，PT并列投入;或当Ⅰ段PT柜处于试验位（SW导通）且Ⅱ段PT柜处于运行位（YW导通）时，PT并列投入;两套PT柜属于互为备用的状态。

PT解列：分段柜处于分闸状态（分段柜BT1和ZJ断开），或隔离柜处于试验位时（隔离柜SW断开），PT均会解列。

上述PT为常规的系统设计，在保证10 kV一次系统测量保护功能的同时，具备PT并列/解列等二次回路操作功能。

2.4 現场问题及分析

各方根据以上设计图纸及功能要求，完成开关柜的制作、安装，并按当地供电部门的要求进行相关检测完备后，开始组织运行调试工作。在调试期间需要模拟各种工况，以判断PT并列装置能否在各工况下均安全可靠地运行动作，调试内容主要包括两回路电源投切、合闸、分闸、运行位、试验位、模拟电压回路故障等一系列操作。在上述各模拟中PT并列装置均可正常动作，但有一种工况，PT解列了（未按要求保持并列运行），该工况为：在某一段PT柜需要检修时，将PT手车摇出，发生了PT解列的情况。

一般根据要求，当Ⅰ段母线PT预试、故障或检修时，需要退出运行，为保证继电保护继续运行，防止保护失去电压发生误动，此时需要PT并列，用Ⅱ段母线的PT维持两段母线上的保护电压。但在上述工况中，PT解列了。经过与开关柜厂家、继电保护厂家、PT并列装置厂家等进行沟通，了解各设备详细情况后，经分析发现发生上述问题的原因是PT柜检修，将PT手车摇出时，该段PT已与开关柜柜体脱开，既不是运行位（YW）也不是试验位（SW），因此连接PT并列的回路断开，导致PT解列。

在与厂家沟通后，结合现场排查，考虑了两种方案来解决上述问题。

方案一：PT柜内增设继电器，将PT柜检修时手车摇出脱离开关柜的信号作为一个反馈信号，接于PT并列回路，将此种工况加入PT并列的条件。

方案二：柜内本身不做调整，但在PT柜检修时，手车准备摇出脱离开关柜前，手动用连接线将该段PT柜接入PT并列回路的端子进行短接，这样即使手车摇出了，也可以保持PT并列运行状态。

整体来说，方案一可作为长期方案，减少人员的误操作;方案二可作为临时方案，过渡时使用，且需要有明确的标志和丰富的经验。根据现场运行情况，厂内高压水泵机组处于运行状态，且本次建设的配电中心承担着为现有旧厂区供电的职责，因此不具备断电条件。双方经过多次商量考虑，决定现阶段按照方案二来实施，待后期整个项目建设完善，旧厂区改造完毕后，具备断电条件时，再按方案一来实施。同时，还要在配电中心内设置必要的操作流程及注意事项，以保证运行安全。

3 经验总结

PT并列是电力系统中广泛应用的一种运行方式，而PT并列装置在PT并列过程中起着关键性的作用，因此正确选择该装置显得尤为重要。电气设备选择应在保证安全性、可靠性的前提下，同时兼顾灵活性、经济性等。一个水厂系统工程完整做下来，前期设计、中期设备采购安装、后期运行调试等每一个环节都非常重要。

前期设计，在选择PT并列装置时应注意：

（1）充分了解项目背景，合理设计10 kV系统主接线，制订系统运行方式;

（2）根据运行方式，及时与甲方、设备厂家等单位进行沟通，合理选择PT并列装置的功能要求和技术参数;

（3）按照规范要求，设计相关图纸。

中期设备采购安装应注意：

（1）根据技术要求、设计图纸等资料，合理规范地采购相关设备;

（2）及时与甲方、设计方及设备厂家进行沟通，不足之处应及时调整。

后期运行调试应注意：

（1）严格根据操作规程，在保证安全的条件下进行调试工作;

（2）模拟各种工况应尽量详尽，充分考虑运行人员的习惯，及时记录调试的情况;