摘要：水电厂厂用电是指水电厂的生产、辅助和公用设备及照明所使用的电源。如果厂用电系统供电可靠性差，一旦发生全厂交流系统失电，则可能导致发电机组与电网解列。如果厂房动力设备失电处理不及时或不正确，也有可能造成事故扩大，导致发电机组主、辅设备损坏或全厂停电。某水电厂2012年底开始对3号机组进行大型技术改造，工程涉及定子铁芯和线圈更换、转子磁极线圈更换以及水轮机过流部件顶盖、底环、活动导叶及其附件改造等。如何确保机组改造过程中厂用电运行的可靠性，尤其是在关键环节中的运行安全，显得尤为重要。
关键词：水电厂；技改；厂用电；可靠性
1厂用电运行方式及风险分析
该水电厂厂用电400V低压母线采用单母分段接线方式，设有2台10kV厂变，电源取自机组与主变低压侧之间；另外，坝上设1台坝变作为备用电源，坝顶还安装1台柴油发电机（131kW）作为事故保安电源。正常运行方式由1号厂变带400V厂母Ⅰ，Ⅱ段通过00开关联络运行供全厂厂用电。该电厂电气主接线如图1所示。
厂用电系统装设有备用电源自动投切装置，采用PLC控制。当工作电源因故失电时，备用电源自动投入，使供电恢复。正常情况下，备自投装置投入运行。
造成厂用电供电中断的主要原因有：
（1）电网原因引起的全厂厂用电消失；
（2）厂用电所供线路或负载故障引起的厂用电中断；
（3）厂变本身或发变组故障引起的厂用电中断；
（4）厂用母线故障引起的厂用电中断等。厂用电部分或全部中断，可能导致发电机组与电网解列，处理不及时或不正确有可能造成事故扩大。
2保厂用电措施
2.1起吊发电机转子时
（1）停止检修现场临时电源的使用，将厂用电大负载，如深井泵、压油泵、空压机电动机电源切除，以免大负载同时启动造成厂用电过载或电压不稳定。厂母室内准备拉手、绝缘手套、闸刀操作把手、柜门钥匙、万用表以及3只400A容量的保险，防止起吊转子时行车电源保险熔断。
（2）做好行车电源保险熔断的应急处置措施，厂母室内安排专人监视。如发生保险熔断立即通知现场负责人停止工作，断开负载电源闸刀更换保险。对异常熔断应迅速组织人力查明原因，排除故障后方可继续工作。
（3）针对当前电站运行方式，做好厂用电中断的事故处理预案和恢复厂用电预案。例如发生联络线跳闸引起的全厂失电，应立即进行机组黑启动带厂用电，或开启坝上柴油发电机带厂用电等措施。2012-12-08，在采取上述措施下，该厂3号发电机转子起吊工作顺利完成。
2.2发电机定子铁损试验时
完成3号发电机定子铁芯硅钢片叠装后，为检查硅钢片制造和叠装质量是否合格、片间绝缘是否有缺陷、压紧螺杆是否压紧、铁芯单位损耗是否满足合同保证值等，必须进行发电机定子铁心磁化试验。试验需要通过外加励磁绕组通流方式，在铁心内部产生接近饱和状态的交变磁通。经过计算，试验电流最大为464A；因此决定试验电源采用2号厂变单独供电方式，通过2号厂变低压侧02开关下口接动力电缆，施放于3号机旁动力屏空开处。为确保定子铁损试验过程中厂用电和设备安全，要求参与试验运行人员熟知操作过程和试验接线方式，针对试验中可能出现的风险做好预案。全厂厂用电由1号厂变供厂母联络运行，2号厂变通过低压侧02开关下口的刀闸与厂用电系统隔离，为确保厂用电安全，试验过程中厂用电自动切换压板和2号厂变跳00开关压板均退出（防止2号厂变作为试验电源过程中发生跳闸，影响厂用电正常供电），试验结束后恢复。试验过程中，由现场试验负责人统一指挥，运行人员在控制室、厂母室就位，试验负责人与厂母室监视人员用对讲机保持联络。3号机旁动力屏配置额定电流为600A的空开，由试验人员负责监视。若试验过程中出现异常情况，厂母室监视人员根据现场试验负责人要求及时手动断开2号厂变02开关；中控室运行人员监视2号厂变电流变化情况，若出现异常情况02开关未及时断开时，应及时将3号主变高压侧483开关手动分闸。2013-03-26，该厂3号发电机定子铁损试验圆满完成。
2.3发电机定子线棒并头套焊接时
在该厂3号机定子线棒更换后的并头套焊接阶段，现场2台大功率钎焊机需同时工作。焊机电源均来自1号厂变供电（二次侧额定电流909A）的厂用电Ⅱ段母线2号屏，每台焊机工作电流接近400A。较大的工作电流将会造成单台厂变短时过负荷运行，为保证设备安全及厂用电可靠运行，需对现场实际负荷情况进行计算分析。厂房内厂用电经常性负载（主要为照明、设备供电）约为70A。其他辅助设备（如电动机）是间断式工作方式，根据设定定值方式启动。厂房内较大的负载主要有排水泵、压油泵、高低空压机，这些辅助设备一般不会同时启动。其中深井排水泵电机额定电流114A，高压空压机电机额定电流55A，低压空压机电机额定电流69A，机组压油泵电机额定电流56A。如果按厂用负载极端运行情况，即出现1台水泵、1台高压机、1台低压机、1台油泵同时启动运行，2台焊机同时工作以及厂房常规负载，电流共计约1164A（114A+55A+69A+56A+400×2A+70A），将会超过厂变额定电流。实际上，所有大负载同时启动运行的几率较小，另外也可人为干预，尽量避免大功率负载同时启动。所以正常情况下，厂用电可以满足2台焊机施工需要，不会造成因厂用电负荷过大造成过流保护动作而使厂用电中断的情况发生，但可能造成厂变短时间超额定电流运行。为确保焊机施工期间厂用电安全，制定如下事故处理预案和保厂用电措施。
（1）正常情况下，由1号厂变供厂用电联络运行，03开关热备用作为厂用电备用电源，3号主变、2号厂变热备用，3号主变具备单运供厂用电的条件。
（2）若运行中1号厂变Ⅱ段或Ⅲ段保护动作跳开00开关，厂用电Ⅱ段母线失压，而未影响厂母Ⅰ段运行时，则检查保护动作情况及
厂用Ⅰ段母线负载运行情况，通知施工人员停止焊机施工，断开2台焊机电源。检查Ⅱ段母线无异常后，合上00开关恢复Ⅱ段母线运行。
（3）若运行中1号厂变Ⅱ段或Ⅲ段动作00开关拒跳，厂变高压侧2开关跳闸，03开关备自投自动合上，因坝变带负荷能力比较薄弱，则通知焊接人员停止工作，手动断开00开关尽快将3号主变投单运带2号厂变供厂用电Ⅱ段运行。
（4）若运行中1号厂变本体或高压侧出现故障，2开关跳闸，03开关备自投自动合上恢复厂用电供电，因坝变带负荷能力比较薄弱，则通知焊接人员停止工作，尽快将3号主变投单运带2号厂变供厂用电Ⅱ段，03开关供Ⅰ段或2号厂变供厂用电联络运行。
（5）正常情况下，将机组重要负载如机旁动力屏倒至厂用电Ⅰ段母线供电。运行值班人员每班对厂变低压侧至厂母室2号屏电缆及至空压机室电缆测温2次，发现温度异常升高及电缆运行异常时，应及时汇报。
3结语
该厂厂用电系统多年运行实践表明，厂用电供电可靠性高，备自投逻辑设计合理，动作正确。在此次3号机大型技改中，圆满地完成了针对关键环节的保电任务，确保了施工进度和厂内设备用电需求。另该厂3台机组均具备全厂失电情况下的机组自身黑启动条件，2012-01-05，该厂3台机组成功列入安徽电网黑启动主要电源点，这也为全厂失电后厂用电的快速恢复提供了有力保障。但坝上柴油发电机作为全厂的事故保安电源，容量较小，带负载能力偏弱，供厂用电路径较长，可靠性不高，这是以后的设备技改中需要考虑的问题。
参考文献：
[1]周二保.陈村水电厂机组控制系统的技术改造[J].电力技术，2010，19：61-64.
[2]赵清秀.水电机组继电保护的配置及改造[J].大众用电，2013，09：27-28.
论文作者:梁海轶
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/27
标签：电源论文; 机组论文; 负载论文; 全厂论文; 定子论文; 母线论文; 水电厂论文; 《电力设备》2017年第19期论文;