蒲石河抽水蓄能電站廠用電系統接線方式的優化調整

蔣春鋼，何萬成

（遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司，遼寧 丹東 118216）

蒲石河抽水蓄能電站位于遼寧寬甸縣境內，下水庫建在鴨綠江支流蒲石河上。設計總裝機容量為1 200 MW，安裝4臺300 MW單級、立軸、混流可逆式水泵水輪機組。首臺機組于2012年1月投入商業運行，建成之后是東北電網擔任調頻調峰和事故備用的重要電源點。

1 廠用電系統接線特點

蒲石河抽水蓄能電站廠用電系統接線示意圖如圖1所示。

1.1 10 kV系統接線方式

廠內10 kV母線分3段，接成分段環形接線，從發變組單元引接的2個電源分別接入Ⅰ、Ⅱ段母線，兩段母線承擔全廠的廠用電負荷。外來的一路電源 (小山施工變電站)則接入Ⅲ段母線，為電站提供備用電源。同時柴油發電機也接入Ⅲ段母線，為全廠失電提供事故備用電源。3段母線兩兩之間均裝設有聯絡斷路器并配置備自投裝置。

圖1 廠用電系統接線示意

1.2 400 V系統接線方式

廠內400 V系統分為公用電系統、自用電系統、照明用電系統和廠房外用電系統。

公用電系統設4臺公用變壓器，4臺變壓器單獨運行，各自帶1段母線運行，4段母線為兩兩聯絡環形接線；自用電系統設4臺自用變壓器，4臺變壓器單獨運行，各自帶1段母線運行，每段母線分別為2臺機組提供主、備用電源，4段母線為兩兩聯絡環形接線；照明系統及上庫壩、下庫壩等廠房外電源系統2段母線電源分別取自廠內10 kVⅠ段和Ⅱ段，2段母線間設有聯絡開關。

公用電400 V系統、自用電400 V系統均配置備自投裝置。

2 廠用電系統運行方式

2.1 10 kV系統運行方式

在正常運行工況下，廠內3段10 kV母線分段運行，由10 kVⅠ、Ⅱ段帶全部廠用電負荷，且互為工作備用；10 kVⅢ段處于充電運行狀態，做廠用電的明備用電源，失電不啟動備自投。

2.2 400 V系統運行方式

自用電400 VⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段正常為分段運行，互為暗備用，當其中一臺自用變壓器檢修或故障退出時，備自投動作使聯絡斷路器自動投入，從而保障自用電4段母線上機組負荷的正常工作。每臺機旁動力盤分別取自兩段自用電母線作為自己主、備用電源。例如1號機旁動力盤主用電源取自自用電Ⅰ段母線，備用電源取自自用電Ⅲ段母線，主、備用電源使用雙電源自動切換裝置進行自動切換。自用電400 VⅠ、Ⅱ段優先互為備用，Ⅲ、Ⅳ段優先互為備用；Ⅱ、Ⅲ段二級備用，Ⅰ、Ⅳ段二級備用。最多只能兩段聯絡運行。

公用電系統運行方式同自用電系統。公用電400 VⅠ、Ⅳ段優先互為備用，Ⅱ、Ⅲ段優先互為備用；Ⅰ、Ⅱ段二級備用，Ⅲ、Ⅳ段二級備用。最多只能兩段聯絡運行。

照明用電系統、廠房外用電系統正常均為分段運行，當其中1段失去電源后，備自投動作使聯絡開關自動投入。

3 廠用電系統接線的優化調整

3.1 機組機旁動力盤接線方式優化調整

3.1.1 機組機旁動力盤接線分析

4臺機組機旁動力盤各有一主用、一備用電源，分別取自400 V自用電2段母線。主、備用電源使用雙電源自動切換裝置進行自動切換。但是原機旁動力盤主備用電源接線方式不是十分可靠，原機旁動力盤主備用電源引接見表1。

若10 kVⅠ段失電，且自用電400 V備自投故障，致使自用電400 VⅠ、Ⅲ段同時失電。由于1、3號機旁動力盤主、備用電源分別取自自用電400 VⅠ、Ⅲ段，因此1、3號機旁動力盤全部失電，若未能及時處理，必將造成1、3號機組事故停機。

表1 原機旁動力盤主備用電源引接

3.1.2 機組機旁動力盤接線改進方法

將1號機旁動力盤備用電源取自自用電400 VⅢ段改為自用電400 VⅡ段。其他機組也做相應改動，改進后的機旁動力盤主備用電源引接見表2。

表2 改進后的機旁動力盤主備用電源引接

優化后，若10 kVⅠ段失電，則同時自用電400 V備自投故障，致使自用電400 VⅠ、Ⅲ段同時失電。此時1號機旁動力盤雙電源自動切換裝置可切換到自用電400 VⅡ段供電，3號機旁動力盤雙電源自動切換裝置可切換到自用電400 VⅣ段供電，避免了1、3號機組事故停機。

設計單位原先沒有考慮將1號機旁動力盤備用電源取自自用電400 VⅡ段，是由于自用電400 VⅠ段、Ⅱ段在備自投動作后聯絡運行，會造成1號機旁動力盤雙電源自動切換裝置的主、備用電源為同一電源。

1號機旁動力盤雙電源自動切換裝置選用ABB公司生產的DPT/SE（CB級）1600型，用于控制和自動切換兩路帶有機械和電氣聯鎖的低壓斷路器。在自動模式下由內部微處理器可實現從接收到電壓存在與否的輸入信號至輸出對斷路器開合的執行命令的時間延遲。通過4個延時按鈕調節可設定所需斷路器的開合延時時間，雙電源互投裝置接線見圖2。

即使1號機旁動力盤雙電源自動切換裝置的主用和備用電源為同一電源，仍可以正常運行。因為：①根據GB/T 14048.11—2002《低壓開關設備和控制設備》，未規定自動轉換開關電器（ATSE）不能用于常用電源和備用電源為同一電源情況。②DPT/SE（CB級）1600型雙電源自動切換裝置有完善的機械和電氣聯鎖，并可以設定2個斷路器之間的分合延時，避免同時合閘。 因此，通過改變機組機旁動力盤接線，可提高特殊情況下機組運行的可靠性。

圖2 雙電源互投裝置接線

3.2 自用電400 V母線優化設計

3.2.1 自用電400 V接線分析

4臺自用變壓器各帶自用電400 VⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段，每段供1臺機組機旁動力盤主用電源，供另1臺機組備用電源。4段母線為兩兩聯絡環形接線。相鄰母線之間設有備自投裝置。

由于4臺自用變壓器高壓側分別接于10 kVⅠ、Ⅱ段，而10 kVⅠ、Ⅱ段有備自投裝置，供電可靠，因此自用電400 V系統可不設4段母線。

3.2.2 自用電400 V系統優化設計

取消自用電400 V 4段母線，每臺自用變直接供1臺機組機旁動力盤主用電源，供另1臺機組備用電源，改進后的自用電400 V接線見圖3。

自用電400 V系統接線改進前后對比見表3，由表3可以看出，改進后接線方式可節省投資38.8萬元。同時還減少了檢修維護工作量。在運行可靠性上可以滿足蒲石河電站機組穩定運行需要。

4 結語

蒲石河抽水蓄能電站廠用電系統的接線方式，具備接線靈活、運行可靠的特點。但是其自用電、公用電400 V系統分別設置4段母線，增加了設備維護工作量，特別是在非正常方式下運行，需注意備自投能否正確動作。在蒲石河電站目前廠用電系統已經安裝調試完畢情況下，機組機旁動力盤接線方式優化調整設備變動不大，可優先考慮。自用電400 V母線優化設計對于新建抽水蓄能電站可提供參考。

圖3 改進后的自用電400 V接線示意

表3 自用電400 V系統接線改進前后對比