抽水蓄能电站厂用电备自投系统逻辑分析

2023-02-01冯建彪

水电站机电技术 2023年12期

冯建彪

（黑龙江牡丹江抽水蓄能有限公司，黑龙江牡丹江 157000）

0 引言

某抽水蓄能电站枢纽主要包括上水库、下水库、输水系统、地下厂房及开关站等工程项目。通常，地下厂房安装4 台单机容量为300 MW 的电压等级18 kV 的可逆式水轮发电机组，站内升压变通过两回500 kV 4 分裂架空导线接入500 kV 变电站。10 kV 厂用电系统一般包括地下厂房10 kV 三段母线供电系统和地上开关站10 kV 两段母线供电系统，其供电可靠性对抽水蓄能电站的厂用电稳定运行非常关键[1]。采取合理的厂用电备自投系统，不仅可以提供厂内负荷供电的可靠性，而且可以保证4 台机组的稳定运行[2]。

1 地下厂房备自投系统

1.1 地下厂房厂用电接线方式

地下厂房10 kV 设置三段母线，I 段母线和Ⅱ段母线分别接引至1号高厂变和2号高厂变低压侧，Ⅲ段母线一路进线引接至施工变电站，另一路进线引接至10 kV 柴油发电机出口母线。地下厂房三段母线互相由母联连接，呈现手拉手的环状互为备用连接方式。

1.2 地下厂房电备自投系统逻辑分析

正常运行时，10 kV 三段母线分列运行，全厂负荷分配在三段母线上。此时，三段母线的进线开关处于合闸位置；Ⅰ、Ⅲ段母联开关，Ⅰ、Ⅱ段母联开关和Ⅱ、Ⅲ段母联开关、Ⅲ段柴油发电机进线开关均在分闸位置。当三段母线中其中一段母线需要检修时，在中控室厂用电控制画面操作对应的母线备自投按闭锁投入按钮，与此母线直接联系的母联将处于闭锁状态，剩余的两段母线的母联备自投功能仍正常，当此母线检修完成，可在中控室厂用电控制画面操作对应的母线备自投按闭锁复归按钮，三段母联备自投功能恢复正常。当母线发生短路或接地故障时，相应的进线开关或母联开关保护跳闸闭锁备自投。

（1）当Ⅰ段工作母线失去电源或电压降低，备自投有两种工作方式。

1）Ⅰ段母线进线开关跳开或跳闸，备投装置自动合Ⅰ、Ⅱ段母联开关，由Ⅱ段带Ⅰ段母线运行（优先）；

2）Ⅰ段母线进线开关跳开或跳闸，当Ⅱ段母线不符合备自投条件时，备投装置自动合Ⅰ、Ⅲ段母联开关，由Ⅲ段带I 段母线运行。

（2）当Ⅱ段工作母线失去电源或电压降低，备自投有两种工作方式。

1）Ⅱ段母线进线开关跳开或跳闸，备投装置自动合Ⅰ、Ⅱ段母联开关，由Ⅰ段带Ⅱ段供电运行（优先）；

2）Ⅱ段母线进线开关跳开或跳闸，当Ⅰ段母线不符合备自投条件时，备投装置自动合Ⅱ、Ⅲ段母联开关，由Ⅲ段带Ⅱ段供电运行。

（3）当Ⅲ段工作母线失去电源或电压降低，备自投有两种工作方式。

1）Ⅲ段母线进线开关跳开或跳闸，备投装置自动合Ⅰ、Ⅱ段母联开关，由Ⅰ段带Ⅲ段供电运行（优先）；

2）Ⅲ段母线进线开关跳开或跳闸，当Ⅰ段母线不符合备自投条件时，备投装置自动合Ⅱ、Ⅲ段母联开关，由Ⅱ段带Ⅲ段供电运行。

（4）当Ⅰ段、Ⅱ段母线同时失去电源或电压降低时。

Ⅰ段母线进线开关、Ⅱ段母线进线开关分闸，备投装置合I、Ⅲ段母联开关和Ⅱ、Ⅲ段母联开关，由Ⅲ段带I 段、Ⅱ段供电运行。

（5）当Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段母线都失电时。

所有进线开关分闸，Ⅰ、Ⅲ段母联开关，Ⅰ、Ⅱ段母联开关和Ⅱ、Ⅲ段母联开关分闸，同时启动柴油发电机组，然后手动合地下厂房10 kV Ⅲ母线柴油发电机侧进线开关，由柴油发电机组向地下厂房10 kV Ⅲ母线供电，保证厂内保安负荷的运行。

2 开关站备自投系统

2.1 开关站厂用电接线方式

开关站10 kV 设置两段母线，互为备用。开关站Ⅰ段母线一路进线引接至地下厂房Ⅰ段母线，另一路进线引接至35 kV 施工变电站。开关站Ⅱ段母线一路进线引接至地下厂房Ⅱ段母线，另一路进线引接至10 kV 柴油发电机出口母线。

2.2 开关站备自投系统逻辑分析

开关站高压开关柜10 kV 母线备自投装置的运行方式，正常运行可以有两种运行方式。

第一种运行方式为母联备自投运行。Ⅰ段母线进线开关、Ⅱ段母线进线开关合闸，其余开关均在分闸位置，Ⅰ段、Ⅱ段分段运行，外来电源、柴油发电机组备用。

（1）当Ⅰ段母线失去电源或电压降低，Ⅰ段母线进线开关跳闸，合Ⅰ、Ⅱ段母联开关，由Ⅱ段带Ⅰ段母线运行；

（2）当Ⅱ段失压或低压时，Ⅱ段母线进线开关分闸，Ⅰ、Ⅱ段母联开关合闸，由I 段带Ⅱ段供电运行；

（3）当Ⅰ段和Ⅱ段同时失压或低压时，Ⅰ段母线进线开关、Ⅱ段母线进线开关分闸，外来电源进线开关合闸，Ⅰ、Ⅱ段母联开关合闸，由10 kV 外来电源带I 段和II 段供电运行；

（4）当Ⅰ段、Ⅱ段和外来电源全部同时失压或低压时，Ⅰ段母线进线开关、Ⅱ段母线进线开关、外来电源进线开关分闸，柴油发电机进线开关合闸，Ⅰ、Ⅱ母联开关合闸，由柴油发电机组带Ⅰ段和Ⅱ段运行。

第二种运行方式为进线备自投运行。Ⅰ段母线进线开关（或Ⅱ段母线进线开关）合闸、Ⅰ、Ⅱ段母联开关合闸，其余开关均在分闸位置，Ⅰ段、Ⅱ段联络运行，外来电源、柴油发电机组备用。

（1）当开关站Ⅰ段或Ⅱ段母线失去电源或电压降低，开关楼Ⅰ段、Ⅱ段母线同时失电，延时跳开关楼Ⅰ段母线进线开关、开关楼Ⅰ、Ⅱ段母联开关，确认已跳开断路器，先后依次延时合开关楼Ⅰ段母线施工配电盘侧进线开关和母联开关，由外来电源带开关楼Ⅰ段、Ⅱ段母线联络运行；

（2）当开关站Ⅰ段或II 段母线失去电源或电压降低，开关楼Ⅰ段、Ⅱ段母线同时失电，两段母线无压无流，开关站Ⅰ段母线施工配电盘侧进线开关无压，延时跳开开关站Ⅰ段母线进线开关和开关楼Ⅰ、Ⅱ段母联开关，并检测到母线进线无电压，自动启柴油发电机，人工合开关站Ⅱ段母线柴发侧进线开关和母联开关，由柴油发电机带开关站配电盘Ⅰ段、Ⅱ段联络运行。