自來(lái)水廠PT并列設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題分析

摘要：PT并列裝置廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，對(duì)于保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行有著重要作用。市政水廠項(xiàng)目主要采用10 kV電源供電，通常按二級(jí)負(fù)荷（重要大型水廠按一級(jí)負(fù)荷）設(shè)計(jì)，主接線采用單母線分段的較多。現(xiàn)結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)PT并列應(yīng)用于水廠10 kV系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行相關(guān)分析。

關(guān)鍵詞：PT并列;10 kV系統(tǒng);單母線分段接線

0 ? ?引言

PT并列裝置是將兩段PT進(jìn)行并列運(yùn)行的裝置，可控制兩段母線測(cè)量電壓的傳遞與解列，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。市政水廠作為一般工業(yè)用水和生活用水的主要生產(chǎn)單位，對(duì)于國(guó)民生產(chǎn)生活具有重要的意義，其供電的可靠性、安全性也尤為重要。

根據(jù)規(guī)范要求，市政水廠項(xiàng)目基于規(guī)模級(jí)別，重要大型水廠用電負(fù)荷按一級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)，中小型水廠按二級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)，需要采用雙回路電源供電[1]，主接線采用單母線分段的較多。

本文結(jié)合實(shí)際工程案例，對(duì)PT并列應(yīng)用于自來(lái)水廠10 kV系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行相關(guān)分析。

1 ? ?PT并列裝置

PT即電壓互感器，其工作原理和變壓器類似，是用來(lái)檢測(cè)變換電壓的裝置。PT的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測(cè)量、保護(hù)、同期和自動(dòng)裝置的要求[2]。

PT并列即將一段母線的電壓量通過(guò)并列裝置傳到另一段母線上的并列過(guò)程。

電力系統(tǒng)中每段母線設(shè)置一臺(tái)PT裝置，當(dāng)Ⅰ段母線PT預(yù)試、故障或檢修時(shí)，需要退出運(yùn)行，而此時(shí)Ⅰ段母線的保護(hù)繼續(xù)運(yùn)行，考慮到低壓閉鎖，保護(hù)失去電壓會(huì)發(fā)生誤動(dòng)，此時(shí)需要用Ⅱ段母線的PT維持兩段母線上的保護(hù)電壓，因此需要PT并列。PT并列時(shí)應(yīng)先并一次，合分段開關(guān)，再將PT并列打在并列位置。應(yīng)確保只有在一次并列的情況下，二次才能并列。

PT并列裝置的主要功能有：PT并列/切換功能，母線過(guò)電壓保護(hù)，母線低電壓保護(hù)，PT斷線報(bào)警等。另外，裝置一般帶有標(biāo)準(zhǔn)RS485通信接口，也有部分可帶有以太網(wǎng)接口或遠(yuǎn)程通信接口等。

2 ? ?項(xiàng)目設(shè)計(jì)及問(wèn)題分析

2.1 ? ?項(xiàng)目概況

江西某水廠現(xiàn)狀規(guī)模為15萬(wàn)m3/d，本次新建工程規(guī)模為10萬(wàn)m3/d。現(xiàn)有兩路10 kV電源供電，設(shè)有一座10 kV配電站，主要負(fù)責(zé)二級(jí)泵房10 kV電動(dòng)機(jī)配電，并向全廠低配中心提供10 kV電源。

2.2 ? ?供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)工藝條件，本次新增計(jì)算負(fù)荷約2 000 kW，現(xiàn)有電源容量及配電站土建均無(wú)法滿足需求。

本次設(shè)計(jì)在新建的二級(jí)泵房新建10 kV配電中心一座，新設(shè)10 kV系統(tǒng)，兩路總進(jìn)線接入點(diǎn)改至新建的配電中心。新10 kV系統(tǒng)采用單母線分段接線，正常運(yùn)行時(shí)兩路進(jìn)線為一用一備，兩個(gè)進(jìn)線斷路器合一個(gè)，分?jǐn)鄶嗦菲骱祥l。

2.3 ? ?PT并列設(shè)計(jì)

新建的10 kV系統(tǒng)采用的是單母線分段接線，在兩段母線上各設(shè)置一臺(tái)PT柜，同時(shí)在PT柜內(nèi)設(shè)置并列裝置，要求其具有相應(yīng)的電壓保護(hù)、切換等功能。

以下截取了10 kV系統(tǒng)PT柜的部分設(shè)計(jì)圖紙，如圖1、圖2、圖3所示。

從圖中可以看出，兩臺(tái)PT柜中一次系統(tǒng)是一樣的，PT通過(guò)熔斷器，經(jīng)手車接于10 kV母線上，同時(shí)還設(shè)有避雷器。PT上還帶有一次消諧裝置，該裝置起阻尼與限流的作用，能良好地限制PT鐵磁諧振[3]。

PT柜二次系統(tǒng)圖中，PT并列裝置是裝設(shè)于Ⅰ段PT柜上的，通過(guò)相應(yīng)的二次電纜進(jìn)行連接，該連接稱之為“PT并列回路”。PT并列裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)兩段電壓測(cè)量母線的并列/解列以及其他的保護(hù)功能。

PT并列：分段柜處于合閘狀態(tài)（分段柜BT2和BB0導(dǎo)通），隔離柜在運(yùn)行位（隔離柜YW導(dǎo)通），上述條件即是先并一次，這也是PT并列的前提條件;Ⅰ段PT柜處于運(yùn)行位（YW導(dǎo)通）且Ⅱ段PT柜處于試驗(yàn)位（SW導(dǎo)通）時(shí)，PT并列投入;或當(dāng)Ⅰ段PT柜處于試驗(yàn)位（SW導(dǎo)通）且Ⅱ段PT柜處于運(yùn)行位（YW導(dǎo)通）時(shí)，PT并列投入;兩套PT柜屬于互為備用的狀態(tài)。

PT解列：分段柜處于分閘狀態(tài)（分段柜BT1和ZJ斷開），或隔離柜處于試驗(yàn)位時(shí)（隔離柜SW斷開），PT均會(huì)解列。

上述PT為常規(guī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在保證10 kV一次系統(tǒng)測(cè)量保護(hù)功能的同時(shí)，具備PT并列/解列等二次回路操作功能。

2.4 ? ?現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題及分析

各方根據(jù)以上設(shè)計(jì)圖紙及功能要求，完成開關(guān)柜的制作、安裝，并按當(dāng)?shù)毓╇姴块T的要求進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)完備后，開始組織運(yùn)行調(diào)試工作。在調(diào)試期間需要模擬各種工況，以判斷PT并列裝置能否在各工況下均安全可靠地運(yùn)行動(dòng)作，調(diào)試內(nèi)容主要包括兩回路電源投切、合閘、分閘、運(yùn)行位、試驗(yàn)位、模擬電壓回路故障等一系列操作。在上述各模擬中PT并列裝置均可正常動(dòng)作，但有一種工況，PT解列了（未按要求保持并列運(yùn)行），該工況為：在某一段PT柜需要檢修時(shí)，將PT手車搖出，發(fā)生了PT解列的情況。

一般根據(jù)要求，當(dāng)Ⅰ段母線PT預(yù)試、故障或檢修時(shí)，需要退出運(yùn)行，為保證繼電保護(hù)繼續(xù)運(yùn)行，防止保護(hù)失去電壓發(fā)生誤動(dòng)，此時(shí)需要PT并列，用Ⅱ段母線的PT維持兩段母線上的保護(hù)電壓。但在上述工況中，PT解列了。經(jīng)過(guò)與開關(guān)柜廠家、繼電保護(hù)廠家、PT并列裝置廠家等進(jìn)行溝通，了解各設(shè)備詳細(xì)情況后，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)發(fā)生上述問(wèn)題的原因是PT柜檢修，將PT手車搖出時(shí)，該段PT已與開關(guān)柜柜體脫開，既不是運(yùn)行位（YW）也不是試驗(yàn)位（SW），因此連接PT并列的回路斷開，導(dǎo)致PT解列。

在與廠家溝通后，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)排查，考慮了兩種方案來(lái)解決上述問(wèn)題。

方案一：PT柜內(nèi)增設(shè)繼電器，將PT柜檢修時(shí)手車搖出脫離開關(guān)柜的信號(hào)作為一個(gè)反饋信號(hào)，接于PT并列回路，將此種工況加入PT并列的條件。

方案二：柜內(nèi)本身不做調(diào)整，但在PT柜檢修時(shí)，手車準(zhǔn)備搖出脫離開關(guān)柜前，手動(dòng)用連接線將該段PT柜接入PT并列回路的端子進(jìn)行短接，這樣即使手車搖出了，也可以保持PT并列運(yùn)行狀態(tài)。

整體來(lái)說(shuō)，方案一可作為長(zhǎng)期方案，減少人員的誤操作;方案二可作為臨時(shí)方案，過(guò)渡時(shí)使用，且需要有明確的標(biāo)志和豐富的經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，廠內(nèi)高壓水泵機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)，且本次建設(shè)的配電中心承擔(dān)著為現(xiàn)有舊廠區(qū)供電的職責(zé)，因此不具備斷電條件。雙方經(jīng)過(guò)多次商量考慮，決定現(xiàn)階段按照方案二來(lái)實(shí)施，待后期整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)完善，舊廠區(qū)改造完畢后，具備斷電條件時(shí)，再按方案一來(lái)實(shí)施。同時(shí)，還要在配電中心內(nèi)設(shè)置必要的操作流程及注意事項(xiàng)，以保證運(yùn)行安全。

3 ? ?經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

PT并列是電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的一種運(yùn)行方式，而PT并列裝置在PT并列過(guò)程中起著關(guān)鍵性的作用，因此正確選擇該裝置顯得尤為重要。電氣設(shè)備選擇應(yīng)在保證安全性、可靠性的前提下，同時(shí)兼顧靈活性、經(jīng)濟(jì)性等。一個(gè)水廠系統(tǒng)工程完整做下來(lái)，前期設(shè)計(jì)、中期設(shè)備采購(gòu)安裝、后期運(yùn)行調(diào)試等每一個(gè)環(huán)節(jié)都非常重要。

前期設(shè)計(jì)，在選擇PT并列裝置時(shí)應(yīng)注意：

（1）充分了解項(xiàng)目背景，合理設(shè)計(jì)10 kV系統(tǒng)主接線，制訂系統(tǒng)運(yùn)行方式;

（2）根據(jù)運(yùn)行方式，及時(shí)與甲方、設(shè)備廠家等單位進(jìn)行溝通，合理選擇PT并列裝置的功能要求和技術(shù)參數(shù);

（3）按照規(guī)范要求，設(shè)計(jì)相關(guān)圖紙。

中期設(shè)備采購(gòu)安裝應(yīng)注意：

（1）根據(jù)技術(shù)要求、設(shè)計(jì)圖紙等資料，合理規(guī)范地采購(gòu)相關(guān)設(shè)備;

（2）及時(shí)與甲方、設(shè)計(jì)方及設(shè)備廠家進(jìn)行溝通，不足之處應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

后期運(yùn)行調(diào)試應(yīng)注意：

（1）嚴(yán)格根據(jù)操作規(guī)程，在保證安全的條件下進(jìn)行調(diào)試工作;

（2）模擬各種工況應(yīng)盡量詳盡，充分考慮運(yùn)行人員的習(xí)慣，及時(shí)記錄調(diào)試的情況;

（3）出現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)與各方溝通協(xié)調(diào)，找出問(wèn)題原因，提出合理可行的解決方案。

最后還應(yīng)進(jìn)行總結(jié)，從設(shè)計(jì)開始控制，充分考慮各種運(yùn)行情況，將裝置的功能參數(shù)制訂完善，同時(shí)還需要廠家充分配合，實(shí)施階段應(yīng)充分汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，模擬各工況進(jìn)行調(diào)試，并及時(shí)做出調(diào)整，保證整套系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50052—2009[S].

[2] 水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)：電氣一次部分[M].北京：中國(guó)電力出版社，1989.

[3] 中國(guó)航空規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司.工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].4版.北京：中國(guó)電力出版社，2016.

收稿日期：2021-06-07

作者簡(jiǎn)介：夏凱豪（1990—），男，湖北武漢人，市政電氣工程師，研究方向：電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)。