某电站厂用电外来电源事故过负荷能力校验分析

孙 雪，孙皓文，林亿昌

（广东省能源集团天生桥一级水电开发有限责任公司水力发电厂，贵州 兴义 562400）

1 概述

天生桥一级水电站10 kV厂用电按单母线五分段接线，各相邻母线之间（Ⅰ与Ⅱ、Ⅱ与Ⅲ、Ⅲ与Ⅳ、Ⅳ与Ⅴ、Ⅴ与Ⅰ）均设有母线联络开关，通过备投方式的选择，形成互为备用的关系。35 kV电天线作为厂用电第一路外来电源，从二级电站自耦变第三绕组35 kV母线上引来的专用线(35 kV电天线)经高压厂用变15B降压后接至10 kV厂用电Ⅴ段母线上。10 kV天换线作为厂用电第二路外来电源，经隔离变压器16B接于10 kV厂用电Ⅱ段母线上，10 kV万坝线支线作为厂用电第三路外来电源，经隔离变压器17B接于10 kV厂用电Ⅲ段母线上。

10 kV天换线隔离变压器16B额定容量为2 500 kVA，天换线送受电容量按一级电厂与换流站签定的厂用电互为备用协议规定为双方输送容量限制均为1 000 kVA，10 kV万坝天一支线17B变压器额定容量为1 250 kVA，输送容量按协议为1 000 kVA。

本次试验是对第二路和第三路外来电源进行的事故过负荷能力校验。

2 试验目的

天生桥一级水电站厂用电第二路和第三路外来电源投运至今，未进行过相关线路及设备的事故过负荷能力校验，而且只有2路厂用电源时，且其中1路由天换线或万坝天一支线带的情况下，遇到其中1路厂用电源跳闸，所有厂用电负荷可能全部转移到天换线或万坝天一支线上。为了避免上述极端事故发生时外来电源无法承受事故过负荷，所以我们对厂用电第二路和第三路外来电源进行事故过负荷能力校验。

图1 厂用电接线示意图

3 试验风险分析

3.1 试验风险点

（1）本试验是在机组全停的情况下进行，如果试验过程试验线路跳闸，会导致10 kV厂用电失电影响机组运行或影响相关设备正常运行。

（2）试验过程中，为增加厂用电负荷，需要连续启动3台水泵，如果集水井水位过低或水泵启动时间过长会导致集水井水被抽空，电机干烧损坏。

3.2 解决风险点的措施

（1）为防止试验过程试验线路跳闸，影响10 kV厂用电正常运行，故试验过程中需开启1台机组至空载作为厂用电的备用电源点。

（2）试验开始前应将水泵控制方式切至切除来控制渗漏集水井水位，使得渗漏集水井水位在时间上应满足先后启动3台水泵的时间，防止集水井过早被抽空。

4 事故过负荷能力校验流程

4.1 第二路外来电源试验流程

4.1.1 试验前相关设备状态

（1）机组全停。

（2）厂用电运行方式：35 kV电天线带10 kV厂用电Ⅴ带Ⅳ段及Ⅰ段，10 kV天换线带Ⅱ段带Ⅲ段。

（3）400 V厂用电备投均在自动位置。

（4）10 kV厂用电Ⅱ段024断路器保护投入正常。

（5）天气条件良好，无外部厂用电跳闸风险。

4.1.2 试验步骤

（1）开启4号机组空载运行。

（2）分别将1号、2号、3号、4号机主变冷却器全部启动，增加厂用电负荷，尽量模拟最大真实负荷状态。

（3）记录024断路器控制器上三相电压及三相电流。

（4）断开10 kVⅤ段与Ⅰ段0501联络断路器。断开瞬间，运行人员记录024断路器控制器上最小三相电压及最大三相电流并检查相关设备运行是否正常。试验人员进行录波分析，录取024断路器三相电压及三相电流。

（5）断开10 kVⅤ段与Ⅳ段0504联络断路器。断开瞬间，运行人员记录024断路器控制器上最小三相电压及最大三相电流并检查相关设备运行是否正常。试验人员进行录波分析，录取024断路器三相电压及三相电流。

（6）恢复厂用电为35 kV电天线带10 kV厂用电Ⅴ带Ⅳ段及Ⅰ段，10 kV天换线带Ⅱ段带Ⅲ段运行。

（7）断开10 kVⅤ段进线15断路器。断开瞬间，运行人员记录024断路器控制器上最小三相电压及最大三相电流并检查相关设备运行是否正常。试验人员进行录波分析，录取024断路器三相电压及三相电流。

（8）手动启动1台渗漏排水深井泵，检查记录024断路器三相电压及三相电流，继续再启动1台渗漏排水深井泵，检查记录024断路器三相电压及三相电流，再次启动1台渗漏排水深井泵，检查记录024断路器三相电压及三相电流。

（9）将渗漏排水深井泵控制方式切回自动，恢复到正常运行方式。

（10）将厂用电恢复为35 kV电天线带10 kV厂用电Ⅴ带Ⅳ段及Ⅰ段，10 kV天换线带Ⅱ段带Ⅲ段运行。

（11）将1号、2号、3号、4号机主变冷却器全部停止，恢复到正常运行方式。

（12）检查全厂设备运行无异常。

（13）试验结束。

4.2 第三路外来电源试验流程

4.2.1 试验前相关设备状态

（1）机组全停。

（2）厂用电运行方式：35 kV电天线带10 kV厂用电Ⅴ带Ⅳ段及Ⅰ段，10 kV万坝天一支线带Ⅲ段带Ⅱ段，10 kV天换线正向空充运行。

（3）400 V厂用电备投均在自动位置。

（4）10 kV万坝天一支线001断路器保护投入正常。

（5）10 kV厂用电Ⅲ段034断路器保护投入正常。（6）天气条件良好，无外部厂用电跳闸风险。

4.2.2 试验步骤

（1）开启4号机组空载运行。

（2）试验人员将10 kV厂用电Ⅲ段034断路器过流保护定值按照协议容量1 000 kVA整定为0.37 In,动作时间0.4 s。

（3）分别将1号、2号、3号、4号机主变冷却器全部启动，增加厂用电负荷，尽量模拟最大真实负荷状态。

（4）记录034断路器控制器上三相电压及三相电流。

（5）断开10 kVⅤ段与Ⅰ段0501联络断路器。断开瞬间，运行人员记录034断路器控制器上最小三相电压及最大三相电流并检查相关设备运行是否正常。试验人员进行录波分析，录取034断路器三相电压及三相电流。

（6）断开10 kVⅤ段与Ⅳ0504联络断路器。断开瞬间，运行人员记录034断路器控制器上最小三相电压及最大三相电流并检查相关设备运行是否正常。试验人员进行录波分析，录取034断路器三相电压及三相电流。

（7）恢复厂用电为35 kV电天线带10 kV厂用电Ⅴ带Ⅳ段及Ⅰ段，10 kV万坝天一支线带Ⅲ段带Ⅱ段。

（8）断开10 kVⅤ段进线15断路器。断开瞬间，运行人员记录034断路器控制器上最小三相电压及最大三相电流并检查相关设备运行是否正常。试验人员进行录波分析，录取034断路器三相电压及三相电流。

（9）手动启动1台渗漏排水深井泵，检查记录034断路器三相电压及三相电流，继续再启动1台渗漏排水深井泵，检查记录034断路器三相电压及三相电流，继续再启动1台渗漏排水深井泵，检查记录034断路器三相电压及三相电流。

（10）将渗漏排水深井泵控制方式切回自动，恢复到正常运行方式。

（11）将厂用电恢复为35 kV电天线带10 kV厂用电Ⅴ带Ⅳ段及Ⅰ段，10 kV万坝天一支线带Ⅲ段带Ⅱ段运行。

（12）将1号、2号、3号、4号机主变冷却器全部停止，恢复到正常运行方式。

（13）试验人员将10 kV厂用电Ⅲ段034断路器过流保护定值按照保护定值单要求恢复至原来1 In，动作时间1.2 s。

（14）检查全厂设备运行无异常。

（15）试验结束。

5 试验总结

根据电能质量供电电压偏差GB/T 12325-2008规定：20 kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的±7%。结合电站实际情况规定厂用电母线电压允许波动范围为额定电压的±5%，最高不超过额定电压110%。所以10 kV母线的额定电压为10.5 kV，允许范围为：9.975～11.025 kV，最高不得超过11.55 kV。

通过表1试验统计数据可以看出，厂用电第一路外来电源在进行依次启动3台渗漏排水深井泵时出现了明显的电压偏低现象并且已低于允许范围，电流也出现了明显的增大。对比启动前的数据我们可以看出，当其中1路厂用电源跳闸，所有厂用电负荷全部转移到天换线上时是没有问题的，但在事故发生的同时其他辅助设备也同时启动，如渗漏排水深井泵启动，就会造成启动瞬间母线电压下降。

表1 第一路外来电源试验数据

经过观察，母线电压并不是一直处于偏低，当渗漏排水深井泵启动完恢复平稳工作后，母线电压也会恢复到允许范围内。这说明在负载启动瞬间会造成母线电压偏低的现象，电流也会增加，一定情况下会对其他设备造成干扰。如果电流持续增大，还可能造成设备跳闸，电机烧损等事故。所以当我们遇到厂用电事故跳闸负荷全部转移到天换线上时，我们首先要检查中断范围内的10 kV各段一次设备是否正常，有无保护异常信号，然后根据具体运行方式合理安排进行厂用电倒闸操作，尽快恢复厂用电正常运行。必要时，我们可以开启备用机组来带厂用电。

通过表2的试验统计数据可以看出，厂用电第三路外来电源万坝线虽然在试验过程中电压波动范围均保持在允许范围内，但在启动3台渗漏排水深井泵时仍然出现了明显电流增大，同样存在上述问题。

表2 第二路外来电源试验数据

综上所述，厂用电两路外来电源在事故发生时是具备短时承受事故过负荷能力的，但是在遇到所有厂用电负荷全部转移到天换线或万坝天一支线上这种极端事故时，我们首先要做的就是尽快恢复厂用电、故障设备，防止事故扩大，尽快解除事故对人身及设备的危险。这也警示了我们，在今后处理厂用电事故时，首先要想办法保持对机组自用电连续供电，以保持发供电设备对电网的正常供电及厂房设备的安全，然后再根据具体运行方式合理安排进行厂用电倒闸操作，尽快恢复厂用电正常运行。如果遇到在对人身、设备安全有明显或直接威胁时，应立即停止设备的运行。