摘要：通过全面分析总结，备自投装置为电厂厂用电提供重要的电源，保证了电厂安全稳定运行，但还存在一些不足，并提出相应的建议和改进措施
关键词：分析总结；厂用电；建议和改进措施
一、概述
红花水电站位于广西柳江县里雍镇红花村，是柳江干流最后一个梯级电站。电站采用每两台机组组成二机一变扩大单元接线方式，共三台主变压器，三台主变压器容量均100000KVA，设置两回220KV出线经柳州供电局的月山变电站接入南方电网。电站第一台机组于2005年10月投产发电，最后一台机组于2007年2月投产发电。
为限制厂用10kV母线上的短路电流，在各发电机扩大单元的10kV电源引出端，设置一台10/10kV隔离变压器。发电机电压母线经隔离变压器引接到厂用10kV母线，供电给厂用及船闸、泄水闸等负荷，同时，引入10kV外来电源作为后备；厂用电及船闸、泄水闸等负荷是电站的重要负荷，其供电可靠性关系到电站的正常运行，一旦厂用电供电系统失电，将给电站造成严重损失，为了提高厂用电系统供电的可靠性，必须要为其设置备用电源。
红花电站的厂用10kV母线分为三段，共四条进线，分别来自隔离变压器1TGA、2TGA、3TGA和10kV外来电源。各段母线之间设有母联断路器(如下图1所示）
（图1：10KV母线段电气主接线）
二、运行方式
为了保证厂用电的不间断供电，必须保证10Kv I 、II 、III段母线均带电，通常情况下，这三段母线是由机端母线通过隔离变压器供电，即由电站的机组自身供电，红花电站共有6台机组，开机台数和开机顺序受到多种因素的影响，通常会随着季节的变化而变化，并需要根据水量和负荷状况进行调整，因此，开机状况的各种组合较多，运行方式繁多，当任一台机组开机时，其机端所联的隔离变压器将会带电并向所在的10kV母线段供电。那么，根据10kV的三段母线的进线是否带电，可以归纳出六种运行状态：
(1)仅母线I段进线有电；
(2)仅母线II段进线有电；
(3)仅母线III段进线有电；
(4)仅母线I段和II段进线有电；
(5)仅母线I段和III段进线有电；
(6)仅母线II段和III段进线有电。
为了维护隔离变压器，且由于母联断路器的存在保证了三段母线能够不间断送电，运行时最多只投入两台隔离变压器同时运行就能够满足厂用电的用电要求，因此没有三段母线的进线同时带电的运行状态。
考虑到在特殊情况下厂用电需要从外来电源取电，又有三种运行状态：
(1)仅母线III段的外来电源进线有电；
(2)仅母线III段的外来电源进线和母线II段进线有电；
(3)仅母线III段的外来电源进线和母线I段进线有电。
综上所述，一共有九种运行状态。显而易见，上述的每一种运行状态对应着10kV母线段的一种运行方式。
根据以上九种运行方式，在保证厂用10kV三段母线均能不间断带电的情况下，断路器Q1-Q6在各种运行方式下的逻辑关系如表1所示，其中数字“1”代表断路器处于合闸状态，数字“0” 代表断路器处于断开状态。
（表1： 断路器Q1-Q6开合闸逻辑关系表 ）
当10kV母线段有且仅有一段母线的进线有电时，例如只有母线I段的进线有电（即仅5#、6#机组单机发电，或5#和6#机组同时发电），此时10kV母线段的运行方式是第⑤种运行方式。一旦5#和6#机组均停止发电（或3#隔离变故障跳闸），则10kV母线I段进线失电，那么必须转换为外来电源供电的方式，即从运行方式⑤转换为⑧。
当10kV母线段任两段母线的进线有电时，例如母线I段和II段进线有电，则备自投工作流程图如图2所示。同理，当母线I段和III段进线有电，或母线II段和III段进线有电时的流程图也是如此。
整个备自投软件共有六种方案可选择，充分体现了备自投的灵活性和可靠性，有利于各种运行方式的操作。
图2
三、硬件闭锁
为了保证断路器不会误操作合闸，需要对断路器操作机构的合闸线圈进行硬件闭锁，根据电气主接线图1和逻辑关系表1，可以看出各断路器的合闸条件，即各断路器合闸前后，其他相关断路器的状态必须满足的条件。备自投在对断路器进行投切操作时，可能会因为错误信息而出现操作失误。而且手动操作时也有可能会出现操作失误。合闸失误将会给电站造成极大的生产事故，后果严重 。以断路器Q1为例，在电气图上我们可以发现与Q1有直接电气联接的断路器是Q4。当Q4处于断开状态时，Q1可以不受约束地合闸。在实际运行时，这种状态也就是逻辑关系图中的①、②运行方式。当Q4处于合闸状态的时候，Q1能否合闸取决于与Q4有直接电气联系的断路器。根据电气主接线图1和逻辑关系表1，我们可以看到，Q1只有在⑤和⑨两种运行方式下是必须处于合闸位置的，而在其他运行方式下则必须断开。⑤和⑨这两种运行方式分别描述如下：
（1）仅10kV母线I段进线带电，通过母联断路器Q4和Q5向10kV母线II段、10kV母线III段供电。这个时候Q4与Q5均处于合闸位置，Q2、Q3、Q6全部处于断开位置。
（2）仅10kV母线I段、III段进线带电，由母线I段通过母联断路器Q4向母线II段供电。此时Q4处于合闸位置，而Q5则处于断开位置，Q2处于断开位置 。
总之，Q1只能在三种条件下合闸，其他条件下则不能合闸，这三个条件是并联的关系，Q1的硬闭锁电气二次接线如图3所示，图中YO2~YO6是断路器Q2~Q6的操作机构，其接点是各断路器状态的辅助节点，同理可以得到断路器Q2~Q6的合闸硬件闭锁接线与Q1相同。
（图3 断路器Q1合闸闭锁接线图 ）
四、建议及改进措施
根据以上对红花电厂10KV备自投系统的介绍可看出，红花电厂10KV备自投系统能有效的保证电厂10KV厂用电源的可靠供电，但也存在以下运行及设计缺陷：
（1）红花电厂10KV外来电源一直处在冷备用状态，当备自投动作时不能及时将外来电源投入。
（2）因设计考虑不周，导致红花10KV备自投动作方案不合理，当两段母线失压时，没有首先判断第三段母线上的隔离变是否带电，而是直接就投入外来电源，所以这是不可靠及不经济的方法。
针对以上缺陷隐患，需尽快将外来电源恢复至热备用状态以及及时将设计缺陷消除，从而保证红花电厂10KV系统的安全运行。
作者简介：覃定吉（1981-），男，工程师，从事水电站发电运行管理工作
论文作者:覃定吉
论文发表刊物:《电力设备》2019年第9期
论文发表时间:2019/10/18
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