某電站廠用電外來(lái)電源事故過(guò)負(fù)荷能力校驗(yàn)分析

孫 雪，孫皓文，林億昌

（廣東省能源集團(tuán)天生橋一級(jí)水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司水力發(fā)電廠，貴州 興義 562400）

1 概述

天生橋一級(jí)水電站10 kV廠用電按單母線五分段接線，各相鄰母線之間（Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ、Ⅳ與Ⅴ、Ⅴ與Ⅰ）均設(shè)有母線聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，通過(guò)備投方式的選擇，形成互為備用的關(guān)系。35 kV電天線作為廠用電第一路外來(lái)電源，從二級(jí)電站自耦變第三繞組35 kV母線上引來(lái)的專(zhuān)用線(35 kV電天線)經(jīng)高壓廠用變15B降壓后接至10 kV廠用電Ⅴ段母線上。10 kV天換線作為廠用電第二路外來(lái)電源，經(jīng)隔離變壓器16B接于10 kV廠用電Ⅱ段母線上，10 kV萬(wàn)壩線支線作為廠用電第三路外來(lái)電源，經(jīng)隔離變壓器17B接于10 kV廠用電Ⅲ段母線上。

10 kV天換線隔離變壓器16B額定容量為2 500 kVA，天換線送受電容量按一級(jí)電廠與換流站簽定的廠用電互為備用協(xié)議規(guī)定為雙方輸送容量限制均為1 000 kVA，10 kV萬(wàn)壩天一支線17B變壓器額定容量為1 250 kVA，輸送容量按協(xié)議為1 000 kVA。

本次試驗(yàn)是對(duì)第二路和第三路外來(lái)電源進(jìn)行的事故過(guò)負(fù)荷能力校驗(yàn)。

2 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

天生橋一級(jí)水電站廠用電第二路和第三路外來(lái)電源投運(yùn)至今，未進(jìn)行過(guò)相關(guān)線路及設(shè)備的事故過(guò)負(fù)荷能力校驗(yàn)，而且只有2路廠用電源時(shí)，且其中1路由天換線或萬(wàn)壩天一支線帶的情況下，遇到其中1路廠用電源跳閘，所有廠用電負(fù)荷可能全部轉(zhuǎn)移到天換線或萬(wàn)壩天一支線上。為了避免上述極端事故發(fā)生時(shí)外來(lái)電源無(wú)法承受事故過(guò)負(fù)荷，所以我們對(duì)廠用電第二路和第三路外來(lái)電源進(jìn)行事故過(guò)負(fù)荷能力校驗(yàn)。

圖1 廠用電接線示意圖

3 試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1 試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)

（1）本試驗(yàn)是在機(jī)組全停的情況下進(jìn)行，如果試驗(yàn)過(guò)程試驗(yàn)線路跳閘，會(huì)導(dǎo)致10 kV廠用電失電影響機(jī)組運(yùn)行或影響相關(guān)設(shè)備正常運(yùn)行。

（2）試驗(yàn)過(guò)程中，為增加廠用電負(fù)荷，需要連續(xù)啟動(dòng)3臺(tái)水泵，如果集水井水位過(guò)低或水泵啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致集水井水被抽空，電機(jī)干燒損壞。

3.2 解決風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的措施

（1）為防止試驗(yàn)過(guò)程試驗(yàn)線路跳閘，影響10 kV廠用電正常運(yùn)行，故試驗(yàn)過(guò)程中需開(kāi)啟1臺(tái)機(jī)組至空載作為廠用電的備用電源點(diǎn)。

（2）試驗(yàn)開(kāi)始前應(yīng)將水泵控制方式切至切除來(lái)控制滲漏集水井水位，使得滲漏集水井水位在時(shí)間上應(yīng)滿足先后啟動(dòng)3臺(tái)水泵的時(shí)間，防止集水井過(guò)早被抽空。

4 事故過(guò)負(fù)荷能力校驗(yàn)流程

4.1 第二路外來(lái)電源試驗(yàn)流程

4.1.1 試驗(yàn)前相關(guān)設(shè)備狀態(tài)

（1）機(jī)組全停。

（2）廠用電運(yùn)行方式：35 kV電天線帶10 kV廠用電Ⅴ帶Ⅳ段及Ⅰ段，10 kV天換線帶Ⅱ段帶Ⅲ段。

（3）400 V廠用電備投均在自動(dòng)位置。

（4）10 kV廠用電Ⅱ段024斷路器保護(hù)投入正常。

（5）天氣條件良好，無(wú)外部廠用電跳閘風(fēng)險(xiǎn)。

4.1.2 試驗(yàn)步驟

（1）開(kāi)啟4號(hào)機(jī)組空載運(yùn)行。

（2）分別將1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)機(jī)主變冷卻器全部啟動(dòng)，增加廠用電負(fù)荷，盡量模擬最大真實(shí)負(fù)荷狀態(tài)。

（3）記錄024斷路器控制器上三相電壓及三相電流。

（4）斷開(kāi)10 kVⅤ段與Ⅰ段0501聯(lián)絡(luò)斷路器。斷開(kāi)瞬間，運(yùn)行人員記錄024斷路器控制器上最小三相電壓及最大三相電流并檢查相關(guān)設(shè)備運(yùn)行是否正常。試驗(yàn)人員進(jìn)行錄波分析，錄取024斷路器三相電壓及三相電流。

（5）斷開(kāi)10 kVⅤ段與Ⅳ段0504聯(lián)絡(luò)斷路器。斷開(kāi)瞬間，運(yùn)行人員記錄024斷路器控制器上最小三相電壓及最大三相電流并檢查相關(guān)設(shè)備運(yùn)行是否正常。試驗(yàn)人員進(jìn)行錄波分析，錄取024斷路器三相電壓及三相電流。

（6）恢復(fù)廠用電為35 kV電天線帶10 kV廠用電Ⅴ帶Ⅳ段及Ⅰ段，10 kV天換線帶Ⅱ段帶Ⅲ段運(yùn)行。

（7）斷開(kāi)10 kVⅤ段進(jìn)線15斷路器。斷開(kāi)瞬間，運(yùn)行人員記錄024斷路器控制器上最小三相電壓及最大三相電流并檢查相關(guān)設(shè)備運(yùn)行是否正常。試驗(yàn)人員進(jìn)行錄波分析，錄取024斷路器三相電壓及三相電流。

（8）手動(dòng)啟動(dòng)1臺(tái)滲漏排水深井泵，檢查記錄024斷路器三相電壓及三相電流，繼續(xù)再啟動(dòng)1臺(tái)滲漏排水深井泵，檢查記錄024斷路器三相電壓及三相電流，再次啟動(dòng)1臺(tái)滲漏排水深井泵，檢查記錄024斷路器三相電壓及三相電流。

（9）將滲漏排水深井泵控制方式切回自動(dòng)，恢復(fù)到正常運(yùn)行方式。

（10）將廠用電恢復(fù)為35 kV電天線帶10 kV廠用電Ⅴ帶Ⅳ段及Ⅰ段，10 kV天換線帶Ⅱ段帶Ⅲ段運(yùn)行。

（11）將1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)機(jī)主變冷卻器全部停止，恢復(fù)到正常運(yùn)行方式。

（12）檢查全廠設(shè)備運(yùn)行無(wú)異常。

（13）試驗(yàn)結(jié)束。

4.2 第三路外來(lái)電源試驗(yàn)流程

4.2.1 試驗(yàn)前相關(guān)設(shè)備狀態(tài)

（1）機(jī)組全停。

（2）廠用電運(yùn)行方式：35 kV電天線帶10 kV廠用電Ⅴ帶Ⅳ段及Ⅰ段，10 kV萬(wàn)壩天一支線帶Ⅲ段帶Ⅱ段，10 kV天換線正向空充運(yùn)行。

（3）400 V廠用電備投均在自動(dòng)位置。

（4）10 kV萬(wàn)壩天一支線001斷路器保護(hù)投入正常。

（5）10 kV廠用電Ⅲ段034斷路器保護(hù)投入正常。（6）天氣條件良好，無(wú)外部廠用電跳閘風(fēng)險(xiǎn)。

4.2.2 試驗(yàn)步驟

（1）開(kāi)啟4號(hào)機(jī)組空載運(yùn)行。

（2）試驗(yàn)人員將10 kV廠用電Ⅲ段034斷路器過(guò)流保護(hù)定值按照協(xié)議容量1 000 kVA整定為0.37 In,動(dòng)作時(shí)間0.4 s。

（3）分別將1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)機(jī)主變冷卻器全部啟動(dòng)，增加廠用電負(fù)荷，盡量模擬最大真實(shí)負(fù)荷狀態(tài)。

（4）記錄034斷路器控制器上三相電壓及三相電流。

（5）斷開(kāi)10 kVⅤ段與Ⅰ段0501聯(lián)絡(luò)斷路器。斷開(kāi)瞬間，運(yùn)行人員記錄034斷路器控制器上最小三相電壓及最大三相電流并檢查相關(guān)設(shè)備運(yùn)行是否正常。試驗(yàn)人員進(jìn)行錄波分析，錄取034斷路器三相電壓及三相電流。

（6）斷開(kāi)10 kVⅤ段與Ⅳ0504聯(lián)絡(luò)斷路器。斷開(kāi)瞬間，運(yùn)行人員記錄034斷路器控制器上最小三相電壓及最大三相電流并檢查相關(guān)設(shè)備運(yùn)行是否正常。試驗(yàn)人員進(jìn)行錄波分析，錄取034斷路器三相電壓及三相電流。

（7）恢復(fù)廠用電為35 kV電天線帶10 kV廠用電Ⅴ帶Ⅳ段及Ⅰ段，10 kV萬(wàn)壩天一支線帶Ⅲ段帶Ⅱ段。

（8）斷開(kāi)10 kVⅤ段進(jìn)線15斷路器。斷開(kāi)瞬間，運(yùn)行人員記錄034斷路器控制器上最小三相電壓及最大三相電流并檢查相關(guān)設(shè)備運(yùn)行是否正常。試驗(yàn)人員進(jìn)行錄波分析，錄取034斷路器三相電壓及三相電流。

（9）手動(dòng)啟動(dòng)1臺(tái)滲漏排水深井泵，檢查記錄034斷路器三相電壓及三相電流，繼續(xù)再啟動(dòng)1臺(tái)滲漏排水深井泵，檢查記錄034斷路器三相電壓及三相電流，繼續(xù)再啟動(dòng)1臺(tái)滲漏排水深井泵，檢查記錄034斷路器三相電壓及三相電流。

（10）將滲漏排水深井泵控制方式切回自動(dòng)，恢復(fù)到正常運(yùn)行方式。

（11）將廠用電恢復(fù)為35 kV電天線帶10 kV廠用電Ⅴ帶Ⅳ段及Ⅰ段，10 kV萬(wàn)壩天一支線帶Ⅲ段帶Ⅱ段運(yùn)行。

（12）將1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)機(jī)主變冷卻器全部停止，恢復(fù)到正常運(yùn)行方式。

（13）試驗(yàn)人員將10 kV廠用電Ⅲ段034斷路器過(guò)流保護(hù)定值按照保護(hù)定值單要求恢復(fù)至原來(lái)1 In，動(dòng)作時(shí)間1.2 s。

（14）檢查全廠設(shè)備運(yùn)行無(wú)異常。

（15）試驗(yàn)結(jié)束。

5 試驗(yàn)總結(jié)

根據(jù)電能質(zhì)量供電電壓偏差GB/T 12325-2008規(guī)定：20 kV及以下三相供電電壓偏差為標(biāo)稱(chēng)電壓的±7%。結(jié)合電站實(shí)際情況規(guī)定廠用電母線電壓允許波動(dòng)范圍為額定電壓的±5%，最高不超過(guò)額定電壓110%。所以10 kV母線的額定電壓為10.5 kV，允許范圍為：9.975～11.025 kV，最高不得超過(guò)11.55 kV。

通過(guò)表1試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，廠用電第一路外來(lái)電源在進(jìn)行依次啟動(dòng)3臺(tái)滲漏排水深井泵時(shí)出現(xiàn)了明顯的電壓偏低現(xiàn)象并且已低于允許范圍，電流也出現(xiàn)了明顯的增大。對(duì)比啟動(dòng)前的數(shù)據(jù)我們可以看出，當(dāng)其中1路廠用電源跳閘，所有廠用電負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移到天換線上時(shí)是沒(méi)有問(wèn)題的，但在事故發(fā)生的同時(shí)其他輔助設(shè)備也同時(shí)啟動(dòng)，如滲漏排水深井泵啟動(dòng)，就會(huì)造成啟動(dòng)瞬間母線電壓下降。

表1 第一路外來(lái)電源試驗(yàn)數(shù)據(jù)

經(jīng)過(guò)觀察，母線電壓并不是一直處于偏低，當(dāng)滲漏排水深井泵啟動(dòng)完恢復(fù)平穩(wěn)工作后，母線電壓也會(huì)恢復(fù)到允許范圍內(nèi)。這說(shuō)明在負(fù)載啟動(dòng)瞬間會(huì)造成母線電壓偏低的現(xiàn)象，電流也會(huì)增加，一定情況下會(huì)對(duì)其他設(shè)備造成干擾。如果電流持續(xù)增大，還可能造成設(shè)備跳閘，電機(jī)燒損等事故。所以當(dāng)我們遇到廠用電事故跳閘負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移到天換線上時(shí)，我們首先要檢查中斷范圍內(nèi)的10 kV各段一次設(shè)備是否正常，有無(wú)保護(hù)異常信號(hào)，然后根據(jù)具體運(yùn)行方式合理安排進(jìn)行廠用電倒閘操作，盡快恢復(fù)廠用電正常運(yùn)行。必要時(shí)，我們可以開(kāi)啟備用機(jī)組來(lái)帶廠用電。

通過(guò)表2的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，廠用電第三路外來(lái)電源萬(wàn)壩線雖然在試驗(yàn)過(guò)程中電壓波動(dòng)范圍均保持在允許范圍內(nèi)，但在啟動(dòng)3臺(tái)滲漏排水深井泵時(shí)仍然出現(xiàn)了明顯電流增大，同樣存在上述問(wèn)題。

表2 第二路外來(lái)電源試驗(yàn)數(shù)據(jù)

綜上所述，廠用電兩路外來(lái)電源在事故發(fā)生時(shí)是具備短時(shí)承受事故過(guò)負(fù)荷能力的，但是在遇到所有廠用電負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移到天換線或萬(wàn)壩天一支線上這種極端事故時(shí)，我們首先要做的就是盡快恢復(fù)廠用電、故障設(shè)備，防止事故擴(kuò)大，盡快解除事故對(duì)人身及設(shè)備的危險(xiǎn)。這也警示了我們，在今后處理廠用電事故時(shí)，首先要想辦法保持對(duì)機(jī)組自用電連續(xù)供電，以保持發(fā)供電設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的正常供電及廠房設(shè)備的安全，然后再根據(jù)具體運(yùn)行方式合理安排進(jìn)行廠用電倒閘操作，盡快恢復(fù)廠用電正常運(yùn)行。如果遇到在對(duì)人身、設(shè)備安全有明顯或直接威脅時(shí)，應(yīng)立即停止設(shè)備的運(yùn)行。