小峽水電站主變壓器中性點刀閘及保護壓板控制的技術改造

崔三同，張東成

（國投甘肅小三峽發電有限公司，甘肅蘭州730050）

小峽水電站2005年5月4臺機組全部投入運營，電站的集中監視控制由計算機監控系統完成，投運以來電站設備運行穩定。作為甘肅電網承擔系統峰荷和基荷的電站，一年當中開停機次數頻繁，平均達到約600次，按照110 kV系統運行要求，機組開停機時需進行主變壓器中性點刀閘分合及主變壓器接地與不接地保護壓板的投退操作，電站運行人員每次到現地進行分合閘及壓板的投退操作，影響了開停機速度，不符合電網及調度對機組開停機時間的規定而影響電站的經濟運行，為了減少開停機時間，提高電站自動化水平，同時為電站以后實現遠方集控做好準備，對電站主變中性點刀閘控制回路及主變接地與不接地保護壓板進行技術改造。

1 主變壓器中性點刀閘實現遠方控制

1.1 原主變壓器中性點刀閘運行及操作狀況

小峽水電站1～4號機組的主變中性點刀閘，即1B～4B刀閘采用常規電氣控制，其控制箱在現地主變旁，運行人員每次機組開停機時通過在現地的控制箱手動分合電氣按鈕進行刀閘的操作，通常速度較慢而影響開停機時間。

1.2 制訂主變壓器中性點刀閘技術改造方案

針對設備實際情況，制定實現監控遠方控制的改造方案，監控系統遠控功能考慮在開關站LCU中實施，開關站LCU現有的模塊能滿足技改控制要求，不需要增加硬件，只在其PLC和監控上位機中增加內部程序和畫面即可。對于現地控制箱內也只增加監控遠控的開出接點，刀閘的分合信號已經送至監控開關站LCU中，因此實際技改只需敷設控制電纜，此種方案施工簡單可行，切合現場實際情況。

1.3 主變壓器中性點刀閘的改造實施

利用電站機組檢修進行各臺機組主變中性點刀閘控制系統的改造，實現了監控遠方控制功能，在監控系統開關站LCU的PLC開出模塊中增加了8個開出點，同時敷設了每臺機組主變中性點刀閘至開關站LCU的控制電纜，將分合各臺機組主變中性點刀閘的監控遠方控制接點并接到現地控制箱內的手動控制回路中，并對LCU開出與實際設備進行核對，確保所做程序與控制設備相對應。按照QUANTUM PLC與上位機的通信協議，在上位機數據庫和PLC中做好控制程序，在聯鎖庫中做出對應聯鎖關系，上位機監控畫面中增加對四臺機組主變中性點刀閘操作的畫面。

開關站LCU中增加的主變中性點刀閘分合控制程序，以1號機組主變中性點刀閘分合為例，控制程序編制如圖1所示。

圖1 主變中性點刀閘PLC控制程序Fig.1 The main transformer neutral point breaker PLC control program

1.4 技改后的效果

完成了各臺機組主變中性點刀閘的改造并進行了監控遠方分合試驗，確保了開出動作及返回信號上報的準確性。技改完成后還應用工業電視監視鏡頭等輔助手段來完善監視設備動作情況，讓運行人員更加直接的看到主變中性點刀閘實際動作分合是否到位，確保設備操作可靠、穩定。

圖2 主變接地與不接地保護投退示意圖Fig.2 The sketch map of the main transformer grounding and not throw back ground protection

2 主變壓器接地與不接地保護實現自動投退控制

2.1 原主變壓器接地保護運行及操作狀況

原電站主變接地與不接地保護是根據機組發變組保護屏柜上的保護硬壓板由運行人員通過主變運行方式手動投退，即主變中性點接地運行時投入主變接地保護硬壓板，退出主變不接地保護硬壓板；主變中性點不接地運行時投入主變不接地保護硬壓板，退出主變接地保護硬壓板，如圖2所示。

2.2 制訂主變壓器接地保護技術改造方案

第一種方案:根據保護裝置監測到機組的數據，自動判斷機組是否處于開停機狀態，從而實現主變接地與不接地保護的自動投退，此種方案需要技術人員對保護裝置內部程序進行修改升級，同時修改完畢后需要對現場的4臺發變組保護裝置進行全面的試驗，確保保護裝置在程序修改完后裝置的正確、可靠性，這種方案調試工作量大，工期較長，而程序的修改也存在一定風險。

第二種方案是直接根據主變中性點刀閘位置來實現主變接地與不接地自動投退保護壓板的方案，如圖3所示。

圖3 第二種方案示意圖Fig.3 The sketch map of the second scheme

正常運行時發變組保護屏內的“投主變接地保護壓板”和“投主變不接地保護壓板”都在投入位置，當主變中性點刀閘在分閘狀態時，刀閘接點打開，ZJ繼電器不動作，ZJ常閉接點導通將主變不接地保護投入，ZJ常開接點將主變接地保護退出；當主變中性點刀閘在合閘狀態時，刀閘接點閉合，ZJ繼電器動作，ZJ常閉接點打開，將主變不接地保護退出，ZJ常開接點閉合，將主變接地保護投入。如果主變中性點刀閘檢修時或者異常時，可臨時將ZJ3和ZJ4、ZJ2和ZJ3分別短接，由操作人員根據主變實際運行方式控制屏柜上的硬壓板投退保護，等主變中性點刀閘正常時恢復上述接線即可。

第二種方案比較簡單且易于施行，回路簡單，施工難度小，施工時間短，且保護程序不需要任何改動，回路接線改造完成后只需根據主變接地刀閘位置查看保護裝置開入中的保護投退狀態即可。

2.3 主變壓器中性點刀閘接地與不接地保護改造實施

在機組檢修期間采用了第二種方案對1號～4號機組的主變接地與不接地保護壓板實現自動投退的改造，根據方案增加敷設了4臺發變組保護裝置至主變中性點刀閘之間的控制電纜，同時在發變組保護裝置送計算機監控系統的通訊量中增加了主變接地與不接地保護壓板的投退信息。

2.4 主變壓器中性點刀閘接地與不接地保護改造的效果

根據試驗主變中性點刀閘接地與不接地保護改造自動投退動作正確，投退邏輯與刀閘信號接點一致，接地與不接地保護動作送監控的通訊信號正確，方便運行人員及時掌握保護壓板投退正確性、可靠性。

3 結語

通過對主變壓器中性點刀閘及保護壓板控制的技術改造，實施后效果明顯，大大減少了機組開停機時間，減輕了運行人員的勞動強度，保證了設備動作的安全性、可靠性、穩定性。提高了小峽水電站的經濟效益和自動化水平。同時也希望本次技術改造能給大家提供一定參考和借鑒。

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