淺析三峽升船機閘首10kV供配電系統及其備自投裝置

李若，周燦，游強

（長江三峽通航管理局升船機管理處，湖北 宜昌 443000)

三峽升船機供配電系統作為三峽升船機電氣控制系統的重要組成部分，是三峽升船機能夠平穩正常運行的前提和保證，因此三峽升船機供配電系統的可靠性和連續性顯得尤為重要。本文主要介紹了三峽升船機閘首10kV 供配電系統及其備自投裝置，并對備自投裝置的三種工作模式進行了初步探討，對三峽升船機不同工作狀態下應選擇的備自投裝置工作模式提出建議。

1 三峽升船機閘首10kV 供配電系統

三峽升船機閘首10kV 供配電系統主要由10kV 開關柜、10kV 干式變壓器和10kV 電纜構成，布置在升船機塔柱196m 高程北側和南側的變電所內。閘首10kV 供配電設備共計23 臺10kV 高壓開關柜、4 臺1600kVA 干式變壓器，其中10 臺10kV 高壓開關柜、2臺1600kVA干式變壓器布置在196m高程北側變電所內，13 臺10kV 高壓開關柜、2 臺1600kVA 干式變壓器布置在196m 高程南側變電所內。

10kV 高壓開關柜由港迪電氣集團制造生產，開關柜型號為KYN28A-12 戶內金屬鎧裝移開式開關設備，10kV 干式變壓器由許繼變壓器有限公司制造生產，變壓器型號為SCB10-1600/10.5。

北側變電所共計10 面10kV 開關柜，1 面進線開關柜，編號為G33K4；2 面聯絡開關柜，編號為G33K34，G33K35；4 面負荷開關柜，編號為501K33，502K33，505K33，508K33；1 面測量保護PT 柜，編號為G33PT；2 面備用柜。

南側變電所共計13 面10kV 開關柜，2 面進線開關柜，編號為G34K7，G35KH2；4 面聯絡開關柜，編號為G34K33，G34K35，G35K33，G35K34；4 面負荷開關柜，編號為503K35，504K35，506K35，507K35；2 面測量保護PT 柜，編號為G34PT，G35PT；2 面備用柜。其中G35PT 柜與G35K34 柜為同一開關柜。

南側聯絡開關G35K33 和G34K33 在正常工作、非手動操作情況下在合閘位置。

圖1 三峽升船機閘首10kV 供配電系統

三峽升船機閘首10kV 供配電系統由三段組成，正常情況下壇子嶺1 回對北側10kV 系統設備進行供電，航升2 回對南側10kV 系統設備進行供電，左岸電廠備用。左岸電廠作為第一備用電源，當壇子嶺1 回或者航升2 回發生故障時由左岸電廠供電運行，壇子嶺1 回和航升2 回互為第二備用電源，當左岸電廠也發生故障時，壇子嶺1 回和航升2 回聯絡供電運行。

2 三峽升船機閘首10kV 供配電系統備自裝置

2.1 閘首10kV 供配電系統備自投裝置的3 種工作模式

（1）全自動工作模式：主供電源失電后，主供電源開關斷開，按程序設計優先級順序，合備用電源開關；當主供電源恢復正常后，返回程序自動啟動，斷開備用電源開關，合主供電源開關。

（2）半自動工作模式：當主供電源失電后，主供電源開關斷開，按程序設計優先級順序，合備用電源開關；當主供電源恢復正常后，返回程序不啟動，維持原有供電運行方式。

（3）退出工作模式：備自投退出運行。升船機變電工作站通過I/O 控制方式發出指令，由備自投裝置實現以上三種工作模式的切換，備自投裝置實際的工作狀態通過I/O 信號送回升船機變電工作站。

2.2 南側變電所10kV 系統的備自投功能

航升2 回（南側進線開關G35KH2）作為主供電源，南側聯絡開關G34K35、北側聯絡開關G33K35 作為備用電源。正常情況下，35M 和34M 分段運行，35M主供電源（航升2 回）供電，南側聯絡開關G34K35 和北側聯絡開關G33K35 處于分閘位置。當主供電源失電時，備自投斷開主供電源開關（斷開南側進線開關G35KH2），自動投入第一備用電源（合南側聯絡開關G34K35）；第一備用電源失電后，投入第二備用電源（合北側聯絡開關G33K35）。

2.3 北側變電所10kV 系統的備自投功能

壇子嶺1 回（北側進線G33K4）作為主供電源，北側聯絡開關G33K34、北側聯絡開關G33K35 開關作為備用電源。正常運行時，33M 主供電源（壇子嶺1 回）供電，北側聯絡開關G33K3 和北側聯絡開關G33K35 處于分閘位置，當主供電源失電時，備自投跳主供電源開關（北側進線G33K4），自動投入第一備用電源（合北側聯絡開關G33K34）；第一備用電源失電后，投入第二備用電源（合北側聯絡開關G33K35）。

2.4 兩次備投功能

閘首10kV 供配電系統備自投裝置具有兩次備投功能：當主供電源失電，備自投第一次動作切換至第一備用電源，第一備用電源處于工作電源狀態，此后，若第一備用電源失電，第二備用電源正常，備自投第2 次動作，自動切換至第二備用電源。即根據優先級主供電源失電后自動切換至第一備用電源或第二備用電源，第一備用電源失電后切換至第二備用電源。

若備自投處于全自動模式，自恢復功能根據優先級實現第二備用電源至主供電源或第一備用電源的自動恢復，及第一備用電源至主供電源的自動恢復。

圖2 一備反應機制

圖3 二備反應機制

3 三峽升船機閘首10kV 供配電系統備自投裝置工作模式初步探討

三峽升船機作為三峽水利樞紐永久通航設施，是客貨輪和特種船舶快速過壩通道，能提高三峽船閘的貨運通過能力。三峽升船機是目前世界上提升重量最大的全平衡垂直升船機，驅動機構采用齒輪齒條爬升式，具有提升高度大、提升重量大、上游通航水位變幅大、下游水位變化速率快的特點。

三峽升船機供配電系統為升船機閘首橋機、閘首工作門和臥倒門、船廂門、閘首啟閉機房、集中控制室、船廂驅動機構和制動系統、充泄水系統、防撞系統、消防系統、通風空調系統、照明系統等設備供電。

作為一類供電負荷，三峽升船機共設有三回10kV供電電源，一回引自壇子嶺變電站，一回引自通航變電站，一回來自左岸電廠。正常情況下，壇子嶺1 回對北側10kV 供配電系統進行供電，航升2 回對南側10kV供配電系統進行供電，左岸電廠是第一備用電源，壇子嶺1 回電源和航升2 回電源互為第二備用電源。

閘首10kV 供配電系統備自投裝置負責根據預先設定的反應機制對三回10kV 供電電源進行快速和準確的切換,閘首10kV 供配電系統備自投裝置可工作在三種不同工作模式，三種工作模式為全自動模式、半自動模式和退出模式。

下面對三種工作模式進行初步的探討。

全自動模式和半自動模式可以看作備自投裝置投入，退出模式是指備自投裝置退出。

首先對備自投裝置是否應該投入進行一個初步簡單的探討，三峽升船機設有三回10kV 供電電源，供電電源的失電可分為兩種情況，計劃性停電和突發性停電。

計劃性停電是指左岸電廠、壇子嶺變電站、通航變電站由于停電保養和故障處理等原因需要對G7K34 開關柜、G4K33 開關柜或G2KH35 開關柜進行計劃性停電操作，或者升船機由于停航保養等原因變電所需進行計劃性停電操作，需進行倒閘操作申請并填寫倒閘工作票，根據倒閘工作票上步驟進行倒閘操作，倒閘操作需嚴格按照倒閘工作票上步驟嚴格執行，備自投裝置應在退出模式。

突發性停電是指由于突發性原因，左岸電廠、壇子嶺變電站、通航變電站G7K34 開關柜、G4K33 開關柜或G2KH35 開關柜斷電，未事先向升船機通報，升船機未進行相應的倒閘操作。突發性停電發生概率低但隨時可能發生，三峽升船機作為一類供電負荷，突發性停電會對三峽升船機的運行造成巨大影響，如果停電后，人工進行開關柜操作，啟用備用電源，需耗費大量時間，嚴重影響升船機的正常運行，因此，升船機在正常運行，無計劃性停電情況下，備自投裝置應投入。

接下來對備自投裝置應工作在全自動模式或是半自動模式進行一個初步簡單的探討。

升船機在正常運行，無計劃性停電情況下，備自投裝置應投入。備自投裝置無論是工作在全自動模式或是半自動模式，當發生突發性停電后，主供電源會斷開，備用電源投入，由于主供電源和備用電源的切換需要時間，如果發生在升船機上下行過程中，會造成升船機停機或者升船機其他設備需要持續供電，會造成相應設備停止工作。

如果備自投裝置工作在全自動模式，當主供電源恢復供電，備用電源斷開，主供電源投入，如果發生在升船機上下行過程中，依舊會造成升船機停機，對升船機的正常運行造成嚴重影響，因此在正常運行過程中，備自投裝置應工作在半自動模式，當主供電源恢復供電后，備自投裝置不動作，然后在升船機運行間隙，對升船機變電所進行倒閘操作，恢復正常供電。

4 結束語

三峽升船機目前已進入試運行階段，閘首10KV 供配電系統已投入運行，為三峽升船機平穩安全運行提供保證，本文對三峽升船機不同工作狀態下應選擇的閘首10KV 供配電系統備自投裝置工作模式進行了初步的探討，在升船機計劃性停電，進行倒閘操作時，備自投裝置應退出，在升船機正常運行，備自投裝置應在半自動工作模式。