天龙湖电站厂用电系统可靠性分析郭立

天龙湖电站厂用电系统可靠性分析郭立

郭立

（四川川汇水电投资有限责任公司四川省成都市610000）

摘要：本文对天龙湖水电站采用厂用电系统的接线方式及实际运行方式进行介绍，并对该运行方式下的厂用电可靠性进行了分析，对存在的提出了改进意见和解决方法，进一步提高了天龙湖水电站厂用电系统的运行方式可靠性。

关键词：厂用电系统；运行方式；可靠性分析；备自投

1、概述

天龙湖水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州茂县校场小寨，是岷江上游太平至两河口段梯级开发规划的第二级水电站。电站属于径流调节引水式地下厂房设计，水库正常蓄水水位2148米，总库容3290万m³，调节库容752万m³；水电站装机3台，发电机与变压器采用单元接线，单机容量60MW，总装机容量是180MW，设计年平均发电量9.956亿KW.h

2、厂用电系统接线

天龙湖电站厂用电采用的是400V电压等级供电，厂用电系统由厂房400VⅠ、Ⅱ、Ⅲ段，开关站400Ⅰ、Ⅱ段及机旁屏Ⅰ、Ⅱ段组成。

两台厂用变41B、42B将1、3号机组出口母线引出的10.5kV电压降压后送至厂房400VⅠ、Ⅱ段母线。

外接35kV电源通过43B变压器将电压降压后送至Ⅲ段母。

开关站400VⅠ、Ⅱ段母线主用电源取至厂房400VⅠ、Ⅱ母线，联络变4B低压侧10.5kV电压接通过44B变压器降压接入开关站400VⅠ段母线作为开关站400VⅠ段备用电源点。全站设置有两台400V柴油发电机，分别送至开关站400VⅠ段、Ⅱ段作为安保电源。

厂房400V厂用电及开关站400V厂用电系统中相邻两段母线间均设有联络开关和备自投装置。

3、厂用电运行方式

厂房内厂用电运行方式

正常运行时，厂房400V厂用电Ⅰ、Ⅱ分段母线分段运行，因35kV外接电源处于冷备状态，Ⅲ段母线无压，相邻段间联络开关处于热备状态，备自投投入。

开关站厂用电运行方式

开关站400V正常运行时，备用电源4B联络变低压10.5kV通过将压变44B降压后送至开关站Ⅰ段，再由Ⅰ段联络Ⅱ段运行。

机旁屏运行方式

正常运行时，机旁屏Ⅰ、Ⅱ段母线分段运行，各机旁屏Ⅰ、Ⅱ段分别引至厂房400VⅠ、Ⅱ段母线，联络开关处于热备状态，备自投投入。

4、备自投逻辑

厂房内400VⅠ、Ⅱ段母线分别以来自机组出口母线作为主供电源、35kV主供的Ⅲ母线作为第一备用电源，同时Ⅰ母、Ⅱ母之间也互为备用电源。即Ⅰ母主用电源为41B、第一备用电源为外接35kV的Ⅲ母，第二备用电源为Ⅱ母；Ⅱ母主用电源为42B，第一备用电源为外接35kV的Ⅲ母，第二备用电源为Ⅰ母。

5、厂用电可靠性分析

电源点数量分析

1F、3F发电机出口的母线两个电源点、35kV一个外接市电、通过联络变可以反送的姓天线、金槽线、金茂线三个独立的系统电源点以及两台柴油发电机作为最后的保安电源。按设计要求大型水电站在机组全部运行时应有不少于3个常用电源，天龙湖水电站整体设计有8个独立电源。从电源点数量上来说完全能满足了发电厂的运行需求。

机组自用电源可靠性分析

我厂分别从1、3号机组10.5kV出口母线经41B、42B变压器接至厂房400V厂用电Ⅰ段母线及Ⅱ段母线作为主用电源，1、3号机组在进两年陆续进行了大量的技改工作，使机组的安全运行可靠性大大提高，到目前为止机组已经安全运行了5513天，在运行期间未发生因机组事故停机导致厂用电中断事故的发生，自用电的供电可靠性非常高。

35kV外接电源可靠性分析

天龙湖电站外接35kV电源取至地方市电，该条线路地处地质灾害易发地段，在每年汛期进场发生滑坡、泥石流等自然灾害造成该条线路事故跳闸，另外35kV外接电源进线距离43B变压器距离较远，使该段的电缆电容电流偏大，容易造成电缆绝缘被击穿，我厂在2014年及2015年易发生过两次35kV电缆被击穿事故；这些因素都使35kV外接电源作为第一备用电源的运行可靠性大大降低。

系统返送电源可靠性分析

天龙湖电站有两条独立出线：220kV天金线、110kV姓天线，天金线通过下级电站的母线送至金槽线及金茂线。两条独立的出线有3个电源点，可以作为仅次于第二备用电源的备用电源点，在厂用电全停时，220kV金槽线、金茂线、天金线及110kV姓天线可以通过4B联络变压器返送至开关站Ⅰ段母线上，再由开关站Ⅰ段母线通过405DL及4131ZK给厂房400VⅠ段母线供电，开关站Ⅱ母线通过406DL及4213ZK给厂房400VⅡ段母线供电。系统中的多个返送电源点不会因某条线路检修而影响对厂用电母线的供电，这样大大的提高了厂用电系统可靠性，但是由于所有反送点均需要通过联络变才能反送至厂用电系统，联络变的中压侧姓天线为地方用电，线路环境较为恶劣，在雷雨天气极易发生线路短路、接地等事故经常发生线路跳闸，甚至保护越级动作事故，使联络便全停。所以综合分析系统返送电源点虽多，但由于线路环境较为恶劣且姓天线线路保护定制与对侧存在一定差异，使保护不能正确动作，导致系统返送电源可靠性大大降低。

备自投逻辑可靠性分析

我厂当前备自投逻辑为外接35kV电源作为第一备用电源，上文中也分析了外接35kV电源的可靠性非常低，实际运行中35kV电源也未投入使用，如Ⅰ母或Ⅱ母发生失电，那么备自投逻辑中的第一备用电源无意义，需要等备自投逻辑中第二电源才能恢复供电，增加了恢复供电时间，使负荷中断供电时间变长。

柴油发电机的性能分析

天龙湖电站配置有2台120KW容量的柴油发电机，1号柴油发电机对开关站400VⅠ段母线供电，2号柴油发电机对开关站440VⅡ段母线供电，当厂房400V失电时，1号柴油发电机作为电站的保安电源将通过开关站400VⅠ段母线及405断路器、4131ZK送至厂房400VⅠ段母线，2号柴油发电机通过开关站400VⅡ段母线及406断路器、4213ZK送至厂房400VⅡ段母线。

400V厂用电系统的优化

备自投逻辑设计优化

400V厂用电备自投逻辑判据将外接35kV作为第一备用电源，设计不合理，在上文中也分析了外接35kV电源作为地方市电电网及其薄弱，地理环境也十分恶劣，可靠性远低于两段主用电源。整改措施：优化厂房400V备用电源点选择，在厂用电某段失电情况下，优先选择厂内自用电源400VI段、II段作为第一备用电源点（互为备用），其次选择Ⅲ段外接35kV电源作为第二备用电源点，其他电源点不变。修改备自投逻辑使其满足以下要求（1）厂用400VI段、II段、Ⅲ段正常分段运行，即厂用电三段均带电的情况下，备自投能运行正常，即：401QF、402QF在合闸位，403QF、411QF、412QF在分闸位；（2）在上述（1）的情况下厂用电400VI段失电，备自投动作，即：401QF、403QF分闸，411QF、412QF、402QF合闸，II段联络I段，Ⅲ段独立运行正常；（3）在上述（2）的基础上I段来电，此情况下备自投动作，411QF、412QF，403QF分闸，401QF、402QF合闸，厂用400VI段、II段、Ⅲ段分段运行正常，即自复功能；（4）在II段联络I段运行情况下，II段失电，此情况备自投动作，401QF、402QF分闸，411QF、412QF、403QF合闸，Ⅲ段联络厂用400VI段、II段运行正常；（5）在上述（4）的情况下，I段来电，备自投应该动作，403QF、402QF分闸，401QF、411QF、412QF合闸，厂用400VI段联络II段运行正常，即自复功能；（6）在上述（4）的情况下，II段来电，备自投应该动作，403QF、401QF分闸，402QF、411QF、412QF合闸，厂用400VII段联络I段运行正常，即自复功能；（7）在上述（4）的情况下，I、II段来电，备自投应该动作，403QF、411QF、412QF分闸，401QF、402QF合闸，厂用400VI段、II段分段运行正常，即自复功能；（8）厂用400VI段、II段、Ⅲ段正常分段运行的情况下，厂用400VII段先失电，重复上述（2）、（3）、（4）、（5）、（6）种情况，备自投均应动作正常。

系统返送电源的可靠性提升

系统返送电源时连接主用电源母线的开关4131ZK及4213ZK开关容量较小，电厂短时间内不具备技改更换开关的条件。因此情况下，开关4131ZK及4213ZK不能承受机组正常运行时负荷需求需求，在使用返送电源带厂用电时需要切除厂房内的重负荷，在运行措施上应列出厂房内重负荷清单保证能够满足机组正常运行时的负荷需求。

核准并修订姓天线的保护定值，提高保护动作的可靠性，避免出现越级动作保护的情况导致联络变全停。

结束语

通过上述分析和介绍可以得出天龙湖电厂厂用电电源点丰富、运行方式灵活，充分的考虑了中小型水电站的可靠性要求，只要进一步优化备用电源点优先顺序，供电可靠性会进一步提高，天龙湖电站运行至今已有10余年从未发生过全停电事故，也充分的说明了我厂基本能满足厂用电可靠性的要求