淺談提高供電可靠性的供電技術的運用

林梅

（南充電業局，四川 南充 637000）

2009年6月在開展計劃性用電檢查工作中，發現某化工廠近年來由于電源結構、一次接線不合理而頻繁發生停電事故，給企業造成了重大的經濟損失。為提高供電可靠性，該客戶提出改變供電方案和對現有高壓設備進行改造的申請。鑒于該化工廠生產的特殊性，對于電網的安全運行影響很大，于是成立了技改小組，負責實施對該廠進行調研分析、技術改造工作，確保提高供電可靠性實現安全用電。

1 現狀調查

技改小組確定課題后，深入現場對該化工廠電力運行的各方面情況進行了調查、了解。

1.1 某化工廠供電情況

1.1.1 客戶基本情況

該化工廠是一家從事石油液化氣深加工的企業，生產化工產品，主要工藝流程是將石油液化氣中的丙烯C3H6聚合成聚丙烯-C3H8（n）。廠區內用電負荷為聚合車間、氣分車間、儲運車間、水系統、采通系統、控制樓。用電設備有三相異步電動機、屏蔽電泵、循環水泵、消防水泵等。該客戶廠區內建有10Kv開閉所一座，裝見容量為2×2000KVA，平均月用電量為90萬kWoh。

如圖1所示。

圖1 客戶接入系統圖

1.1.2 供電方式

采用10KV雙電源加自備發電機的供電方式

1）從110KV城西變電站10KV I段母線出一回10KV專線至客戶作為主供電源。

2）從公用線路10KV城府線11#桿"T"接至客戶作為備用電源。

3)主、備電源之間相互閉鎖，并裝設備用電源自投裝置。

4）10KV 城府線11#桿“T”接桿處，加裝一組10KV隔離刀閘，在附桿上安裝一臺真空開關及一組氧化鋅避雷器。

5）自備柴油發電機電源安裝防倒送電閉鎖裝置。

如圖2所示。

圖2 客戶側原有接線方式

1.2 實際運行過程中出現異常情況

該客戶雖有備用電源，但在操作的時候必須先停后送，主供電源消失后需要3-5分鐘的時間才能啟用備用電源，不能滿足客戶對供電可靠性的要求。

2 原因分析

在分析異常現象的成因之前，我們有必要對單母線接線的特點進行簡單地介紹。

2.1 單母線接線的特點

電力系統按聯絡方式不同，接線分為有母線形式和無母線的簡易接線形式。有母線接線設有一組或兩組匯流母線，其作用是實現各進、出線支路的并聯，分別稱為單母線接線和雙母線接線。單母線接線按母線是否設立分段斷路器而分為單母線（不分段）接線和單母線分段接線兩種方式。

2.1.1 單母線（不分段）接線方式

單母線（不分段）接線方式的優點是：結構簡單清晰、操作簡單，不易誤操作；節省投資和占地；易于擴建。但它最嚴重的缺點是母線停運（母線檢修、故障，線路故障后線路保護或短路器拒運）將使全部支路停運，即停電范圍為該線路的100%，且停電時間長，若為母線自身損壞需待母線修復之后方能恢復運行。

2.1.2 單母線分段接線方式

出線回路數增多時，可用斷路器將母線分段，成為單母線分段接線。根據電源的數目和功率，母線可分為2～3段。段數分得越多，故障時停電范圍越小，但使用的斷路器數量越多，其配電裝置和運行也就越復雜，所需費用就越高。單母線分段接線方式的特點是，母線分段后，可提高供電的可靠性和靈活性。在正常運行時，可以接通也可以斷開運行。當分段斷路器接通運行時，任一段母線發生短路故障時，在繼電保護作用下，分段斷路器和接在故障段上的電源回路斷路器便自動斷開。這時非故障段母線可以繼續運行，縮小了母線故障的停電范圍。當分段斷路器斷開運行時，分段斷路器除裝有繼電保護裝置外，還應裝有備用電源自動投入裝置，分段斷路器斷開運行，有利于限制短路電流。

2.2 原因分析

根據單母線（不分段）接線方式的特點，結合該廠現有設備配置及實際運行參數，綜合分析導致供電可靠性不高的原因有以下幾方面：

2.2.1 直接接于 10KV母線上的任一電氣設備出現故障將導致1B、2B停運，從而導至全廠停電。而連接于該段母線上的電氣元件（包括支柱絕緣子）多達上百個，由此可見供電可靠性極低。

2.2.2 運行方式太單一，極不靈活，不僅降低了供電可靠性，也降低了經濟運行指標，提高了生產成本，增加了電能損耗，設備壽命縮短。

2.2.3 由于裝置上存在的缺餡，設備維護過程中工作人員的安全措施實施困難，增大了人身安全風險和設備損壞風險。

3 技改方案

在充分了解設備現狀，清楚分析異常情況的原因后，小組成員群策群力，分工合作，查閱了各類資料文獻，結合現場實際運行情況，擬定了對該廠提高供電可靠性技術改造的初選方案。

3.1 方案一

3.1.1 從110Kv東風變電站鋪設一條10Kv專線至化工廠。

3.1.2 取消公用線路10KV城府線供電。

3.2 方案二

維持現有的兩個電源供電方式，將客戶側的單母線（不分段）改為單母線分段接線方式。

3.2.1 增加一個分段斷路器柜和分段斷路器隔離開關柜，將一次接線方式由不分段的單母線接線改為斷路器分段的單母線接線。這種接線方式就是將單母線用分段斷路器分為I、II兩段，在I、II段母線上分別接有電源和引出線。分段斷路器的作用是減少母線故障的停電范圍，當I段母線檢查或故障時，在分段斷路器斷開后II段母線仍可照常運行，從而減少了停電范圍，提高了供電可靠性。由于分段的數目決定于電源的個數，如果分段數目過多，可靠性雖高，但投資大，接線復雜，增加了運行維護費用和難度，故將高壓母線分為兩段且各分段上的電源與負荷容量力求平衡，減少了穿越功率，使通過分段斷路器的電流最小。將重要負荷分布在不同I、II段母線上，以便當一段母線故障時，另一段母線仍可繼續運行。

3.2.2 在高壓側增加備用電源自動投入裝置。這種裝置在工作電源因故障被斷開后能自動、迅速地將備用電源投入工作或將用戶切換到備用電源上，使負荷不至于停電。備用電源自動投入裝置動作速度快，從工作電源失去電壓到備用電源投入恢復供電，中間停電時間一般不超過0.5S至1.5S。

3.2.3 雙電源運行方式由一用一備改為同時運行，互為備用，分段斷路器在斷開運行，備用電源自動投入裝置投入分段備用自投方式，并重新簽訂調度協議。兩個電源同時投入運行提高了供電可靠性，此時的分段斷路器應在斷開狀態。如果正常工作中分段斷路器接通，當任意一段母線故障時，母線繼電保護動作，將分段斷路器和連接在故障母線上的電源斷路器斷開，非故障母線段仍可繼續工作，但不能限制故障時的短路電流、簡化繼電保護。若正常工作中分段斷路器是斷開的，則備用電源自動投入裝置會在任意一分段電源斷開時立即動作，使分段斷路器自動接通，以保證該段母線繼續供電。雙電源的這種運行方式屬于電源的暗備用，它要求每個工作電源都應當按照兩個分段母線上的總負荷來考慮，而客戶原備用電源屬全備用，能夠滿足其要求。

3.2.4 為滿足兩路電源電能計量的要求，增加一個PT計量柜。

3.3 確定方案

在擬定初步方案后，針對待選兩種方案就其施工時間及工程進度、工程費用做出詳細比較。

3.3.1 施工時間及工程進度比

方案一：所用時間＝電纜溝土建時間（45天）+基礎養護時間（25天）+敷設電纜時間（30天）+接入系統調試時間（5天）

方案二：所用時間＝土建施工時間（7天）+電氣設備安裝時間（7天）+設備調試時間（5天）（如表 1）

表1

3.3.2 工程費用比較

方案一：所用費用＝電纜溝排管費用（300萬元）+敷設電纜費用（100萬元）+人工費用（45萬元）＝445萬元

方案二：所用費用＝土建施工費用（10萬元）+電氣設備費用（13.5萬元）+安裝調試費用（5萬元）＝28.5萬元

比較結果：方案二優化于方案一。

3.3.3 最佳方案確定

為了更全面的對這兩個方案進行比較，確定最佳方案，我們又從設計難度、工藝復雜性、安全系數三個方面進行綜合評估，方案二得到我們小組成員以及客戶的一致認可。因此，我們決定選用方案二作為實施方案。

4 效果檢查

4.1 目標完成情況

加裝母聯開關將單母線分為I、II段，即將I段母線接入110KV城西變電站10KV I段母線上的出線開關915#（10KV城石線），將II段母線接入110KV城西變電站10KV II段母線上的出線開關915#（公用線路10KV城府線）。

如圖3所示

4.2 經濟效益

圖3 客戶側改造后接線方式

對方案二的成功實施，其整個技改工程費用比方案一工程費用共節約了 1000萬元。同時，由于過去單母線（不分段）接線方式供電可靠性低，造成設備損壞和停電事故 ，給客戶以及供電企業都造成較大的經濟損失，其次是增加設備的檢修費用，這些損失和費用都是很巨大的。通過這次技改的實施，為企業創造了可觀的經濟效益。

4.3 安全效益

提高高危客戶供電可靠性，運行的安全性大大提高，避免了因停電造成的環境污染，保證公眾的安全 ，減少社會影響。由此可見，通過本次技改活動的開展，提高了供電可靠性，保障了客戶安全可靠用電。安全就是最大的效益！

結語

在這次針對化工廠提高供電可靠性技術改造活動中，小組成員群策群力、分工合作，深入現場、調查分析，勇于開拓，大膽創新，針對課題提出了最優化的施工方案。在廣泛查閱了各類文獻資料，結合工作實際，經過多次比較，討論，修改，完善，最終方案得到大家的一致肯定，通過具體的實施和運行觀察后，取得了良好的效果。

在以后的工作中，我們要繼續發揚善于觀察、勤于思考、敢于創新的優良作風，圍繞工作存在的問題開展難題分析、技術革新活動，為高位客戶安全管理不斷探索，同時為電網的安全穩定運行作出新的貢獻！

[1]電力工程電氣設計手冊[M].北京:水利電力出版社，1987.12.

[2]電力系統設計手冊[M].北京:中國電力出版社，1995.12.