万家寨厂用电分析baidu.doc

黄河万家寨水电站厂用电接线分析与思考The analysis and considers to the electricity connection on the uses of factory, Wanjiazhai Hydraulic Power Plant张冰雪 摘要本文主要介绍分析了黄河万家寨水电站厂用电电压等级、电源选择方案、接线方式及厂用主要电气设备选型，并结合运行实际提出一些了思考。万家寨水电站厂用电电源从机组出口处、内蒙古西部电网和山西电网取得，厂用电分支装设高压负荷开关组合柜和高压限流熔断器。关键词 厂用电 水电站 万家寨 1 电站概述黄河万家寨水利枢纽位于黄河北干流上段托克托至龙口峡谷河段内，枢纽电站装有6台立轴混流式水轮发电机组,单机容量为180MW，总装机容量为1080MW。电站地处华北电网西部（山西电网北部、内蒙古西部电网南部），为山西电网和蒙西电网提供了大型骨干水电调峰电源，较好地改善了电网调峰局面，在电网中发挥了重要作用。1998年11月28日首台机组并网发电，2000年底6台机组全部投产，截止2003年12月底，累计发电大约75亿KWh，其中内蒙侧大约24亿KWh，山西侧大约51亿KWh，出力最高达1174.5MW，月发电纪录为3.4889亿KWh，为晋蒙两地经济发展作出了重大贡献。本站13机组并入蒙西电网，46机组并入山西电网，而且两网不得在本站并联运行，因此本站电气主接线型式采用两个双母线接线，中间用一组隔离开关进行连接，构成全站并联双母线接线（采用GIS）。其电气主接线示意图如附图一所示。2 厂用电电压等级电站厂用电供电范围包括厂内用电和枢纽大坝用电,负荷比较分散。厂内用电主要包括厂内公共用电、机组自用电、照明用电。大坝用电主要包括电站进水口、坝顶门机、溢流坝、引黄取水口用电。由于枢纽施工供电系统为6KV电压等级，为便于厂用电接线灵活，故采用6KV 和400V两级电压供电。本站厂坝负荷供电距离最长不超过3 Km，负荷最大容量为630 KVA，从技术上6KV等级也能够满足要求,并且一般6KV和10KV成套开关柜属于同一个绝缘等级，使用6KV电压等级有更大的裕度，能进一步增加设备可靠性。 3、厂用电源方案选择本电站主要作为调峰电站运行，同时作为电网事故备用，因此其厂用电接线设计显得非常重要，必须保证其供电可靠，操作灵活，节省投资。3.1 厂用工作电源引接本站总装机容量超过百万千瓦,属大型水电站,为保证厂用电供电可靠，厂用工作电源按照三个独立电源来考虑，供选方案有三种：分别从1#、3#、5#发电机出口隔离开关外侧引接；分别从1#和2#、3#和4#、5#和6#发电机出口隔离开关外侧经切换隔离开关引接；分别从1# 、4#发电机出口隔离开关外侧和220KV系统引接。经对三种方案从安全可靠性、运行灵活性、接线简便性、经济合理性等方面进行经济技术比较，确定选择方案。为保证厂用电正常运行，考虑如果1#、3#、5#发电机停机时需由电网系统向电站倒送厂用电，因此在1#、3#、5#发电机机端装设了瑞士ABB公司生产的HEC3型断路器；根据经济合理性的原则和发电机出口断路器造价比较昂贵的特点， 2#、4#、6#发电机机端只装设出口隔离开关不装设出口断路器。从运行实践来看，这种引接方式非常适合本站实际，HEC3型断路器性能良好，动作可靠。首先，本站作为重要调峰电站，开停机非常频繁达每机每年200余次，而此种接线，机组正常起停不需切换厂用电，只需操作发电机开关，厂用电可靠性高。其次，机组在发电机开关以内故障时，只需跳开发电机开关，不需跳主变压器高压侧220kV开关，对系统的电网结构影响较小，对电网有利，而且厂用电源不会消失，也不需切换，进一步提高了厂用电的可靠性，同时减轻了操作人员的工作量和紧张度。第三，对保护主变压器、高压厂用变压器有利，对于主变压器、高压厂用变压器发生内部故障时，由于发电机励磁电流衰减需要一定时间，在发电机-变压器组保护动作切除主变压器高压侧断路器后，发电机在励磁电流衰减阶段仍向故障点供电，而装设发电机开关后由于能快速切开发电机开关，而使主变压器受到更好的保护，这一点对于大型机组非常有利。3.2 厂用工作电源分支回路的保护 本站厂用工作电源分支回路装设何种保护电器在初步设计阶段提出四种方案：不装任何保护电器；装设普通配电断路器并加装限流电抗器；装设大开断电流断路器；装设负荷开关。对于方案，厂用变的保护需列入主变及机组保护范围内，不利于厂用电分支回路的操作和故障切除；对于方案，需增加较多设备，既增加投资又在一定程度上增加了故障率；对于方案，价格太贵又有些“大材小用”；对于方案，既有利于厂用电分支的操作，又由于厂用电分支采用离相封闭母线，厂用高压变压器采用单相组合变压器能够有效地控制厂用电分支的相间短路。经过全面分析比较后采用了方案，即装设与离相封闭母线配套的单相负荷开关组合柜。经过实际运行，为了保证厂用电分支更加可靠灵敏，随后在厂用电分支回路中加装了高压限流熔断器，熔断器熔断后立即跳开负荷开关，防止非全相运行。3.2 厂用备用电源由于本站作为大型调峰电站运用，经常会遇到全站停机的情况，此时如遇电网事故而不能倒送厂用电，有可能导致全站停电，因此必须保证有可靠的外来备用电源。本站设有外来备用电源四个，从枢纽施工变电站（蒙西网）和引黄工程葛家山变电站（山西网）各引接一路至厂房6KV配电室，作为厂内备用电源；从枢纽施工变电站（蒙西网）引接两路至大坝6KV配电室，作为大坝防汛泄洪备用电源。 4 厂用电接线方式4.1 接线示意图如附图二所示。 4.2 6KV厂用电系统6KV厂用电系统设六段母线，分为厂内和坝上两个系统。厂内6KV系统母线四段(、段)布置于厂内6KV配电室，采用分段环形接线。、段分别从1#、3#、5#机组所连接的3台高压厂用变压器（11T、12T、13T）低压侧引接。正常情况、段分段运行，其中段、段之间装有备用电源自动投入装置（BZT）；只有某段母线失压而无工作电源时，才能与相邻母线联络运行；而当一台高压厂用变事故跳闸退出运行,且其6KV母线倒为联络运行时,相关BZT应退出。段作为明备用母线,采用手动操作方式取得电源，从或段引入主用电源, 从站外引黄施工变电站（山西网）引入备用电源（两路）。坝上6KV系统母线两段（、段）布置于大坝6KV配电室，采用分段接线，两段母线独立运行，不设联络开关。其主用电源分别从厂内、段引入,备用电源分别从枢纽施工变电站（蒙西网）两段6KV母线引入。按照电力系统要求，山西电网和蒙西电网不得在本电站并联运行。而本站厂用电的工作电源和备用电源分别取自两个电网，因此为保证两个电网不因为厂用电而联网运行，厂用电源之间的闭锁显得十分重要，必须采取可靠措施严格限制每两个电源之间的并列运行。本站具体采取的办法为：如果、段之间的两段甚至三段母线之间的联络开关需要投入时，必须保证这些母线上的进线开关确实只有一个处于合闸状态，其他进线开关均确实处于断开状态。对于段外来两个备用电源、段两个电源、段两个电源则均采用互投方式，无论那种情况，均只能有一个电源投入。4.3 400V厂用电系统400V厂用电系统分为公用电、机组自用电和照明用电。公用电分厂内公用电和坝上公用电两部分。厂内公用电母线三段(1D、3D、2D)分别由3台公用变压器（21T、22 T 、23 T）供电，分段运行并互为暗备用，其中1D-3D、3D-2D之间分别装设BZT。坝上公用电母线两段（4D、5D）分别由两台坝用变（41T、42 T）供电，分段运行并互为暗备用，两段之间装设BZT。当厂内（或坝上）其中一台公用变（或坝上变）退出运行或检修时，相应母线联络断路器自动投入。当厂内一台公用变检修期间恰遇另一台公用变故障时，1D、3D、2D以手动形式合上联络断路器形成单母线运行，此时，必须重新调整负荷分配，以使负荷降到公用变容量1250KVA以下，并保证一类负荷和部分重要二类负荷供电。机组自用电设置有六段母线（每台机组一段），分别布置于机旁动力盘内。机组自用电均设有主用电源和备用电源，互为备用并互为闭锁，不得并列运行。自用电主用电源从自用变低压侧引接（两台机组共用一台自用变）：1#、2#机组共用31T， 3#、4#机组共用32 T，5#、6#机组共用33 T。自用电备用电源从厂内公用电母线引入（两台机组共用一段母线）：1、2机组由2D取得，3、4机组由1D取得，5、6机组由3D取得。为保证机组正常运行，一些重要负荷均设两个相同设备并互为备用；每台机组自用电母线也分两小段联络运行，那些重要的相互备用的设备均分别接入两小段母线上；当一小段母线故障时，联络开关跳开而不影响另一小段母线运行，保证了机组重要负荷供电。照明用电分为厂内（主副厂房）和大坝两部分，并分为工作照明和事故照明。厂内照明共设置三段母线，其中工作照明母线两段（1CM、2CM）分别由两台照明变压器供电（51T、52 T）供电，分段运行并互为暗备用；事故照明母线一段（SM）正常由2CM供电,一旦交流失去则自动切换到直流由电站蓄电池供电。大坝工作照明电源取自于坝上变，事故照明设置应急灯，由每个事故灯自带蓄电池装置。5、厂用电主要电气设备配置本站厂用电主要电气设备配置如下表：名称型号数量备注高压厂用变DC-800/15.759（台）11T、12T、13T采用环氧浇注变压器,带铝合金外壳。公用变压器SCB812506.33（台）21T、22T、23T自用变压器SCB812506.33（台）31T、32T、33T坝上变压器SCB85006.32（台）41T、42T照明变压器SCZB5006.32（台）51T、52T高压开关柜ZGS-1036(面)内置VD4断路器低压配电盘MLS型80(面)M系列断路器及NS型塑料壳开关（施耐德电气公司）低压动力箱ID型45(个)6、存在的问题及思考万家寨水电站厂用电接线方式,使得机组正常启停和在发电机开关以内的故障时不需要切换厂用电，减小了厂用电的扰动，提高了厂用电的可靠性，同时也给运行人员带来极大便利，减轻了运行人员的工作量，为电站的正常生产运行发挥了积极作用，但也存在一些问题。厂用电系统部分电气二次接线存在一些缺陷。 如400V系统电源开关均设计有远方控制功能，但没有与监控系统相接，这些开关状态在监控系统中反应也不准确。这给运行监视带来麻烦，严重影响厂用电的安全运行。因此，在实际运行中将6KV母线之间以及400V公用电母线之间的BZT切除，事故情况下采用手动方式进行联络。这不可避免地延长事故处理时间，增加了误操作的机会，在一定程度上限制了本站厂用电接线优点的发挥。厂用电系统电气设计也存在一些缺陷。工作照明1CM负荷较大，2CM负荷很小，51T三相负荷严重不平衡，造成中性点漂移，长期运行将对变压器造成危害；如果厂用电中断，事故照明切换装置动作后，蓄电池负荷急剧加重，直流电压下降，对全站保护系统构成严重威胁；BZT运行方式（投入、切除、复归）只设置了现地手动方式切换，没有