蒲石河抽水蓄能电站厂用电系统接线方式的优化调整

蒋春钢，何万成

（辽宁蒲石河抽水蓄能有限公司，辽宁 丹东 118216）

蒲石河抽水蓄能电站位于辽宁宽甸县境内，下水库建在鸭绿江支流蒲石河上。设计总装机容量为1 200 MW，安装4台300 MW单级、立轴、混流可逆式水泵水轮机组。首台机组于2012年1月投入商业运行，建成之后是东北电网担任调频调峰和事故备用的重要电源点。

1 厂用电系统接线特点

蒲石河抽水蓄能电站厂用电系统接线示意图如图1所示。

1.1 10 kV系统接线方式

厂内10 kV母线分3段，接成分段环形接线，从发变组单元引接的2个电源分别接入Ⅰ、Ⅱ段母线，两段母线承担全厂的厂用电负荷。外来的一路电源 (小山施工变电站)则接入Ⅲ段母线，为电站提供备用电源。同时柴油发电机也接入Ⅲ段母线，为全厂失电提供事故备用电源。3段母线两两之间均装设有联络断路器并配置备自投装置。

图1 厂用电系统接线示意

1.2 400 V系统接线方式

厂内400 V系统分为公用电系统、自用电系统、照明用电系统和厂房外用电系统。

公用电系统设4台公用变压器，4台变压器单独运行，各自带1段母线运行，4段母线为两两联络环形接线；自用电系统设4台自用变压器，4台变压器单独运行，各自带1段母线运行，每段母线分别为2台机组提供主、备用电源，4段母线为两两联络环形接线；照明系统及上库坝、下库坝等厂房外电源系统2段母线电源分别取自厂内10 kVⅠ段和Ⅱ段，2段母线间设有联络开关。

公用电400 V系统、自用电400 V系统均配置备自投装置。

2 厂用电系统运行方式

2.1 10 kV系统运行方式

在正常运行工况下，厂内3段10 kV母线分段运行，由10 kVⅠ、Ⅱ段带全部厂用电负荷，且互为工作备用；10 kVⅢ段处于充电运行状态，做厂用电的明备用电源，失电不启动备自投。

2.2 400 V系统运行方式

自用电400 VⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段正常为分段运行，互为暗备用，当其中一台自用变压器检修或故障退出时，备自投动作使联络断路器自动投入，从而保障自用电4段母线上机组负荷的正常工作。每台机旁动力盘分别取自两段自用电母线作为自己主、备用电源。例如1号机旁动力盘主用电源取自自用电Ⅰ段母线，备用电源取自自用电Ⅲ段母线，主、备用电源使用双电源自动切换装置进行自动切换。自用电400 VⅠ、Ⅱ段优先互为备用，Ⅲ、Ⅳ段优先互为备用；Ⅱ、Ⅲ段二级备用，Ⅰ、Ⅳ段二级备用。最多只能两段联络运行。

公用电系统运行方式同自用电系统。公用电400 VⅠ、Ⅳ段优先互为备用，Ⅱ、Ⅲ段优先互为备用；Ⅰ、Ⅱ段二级备用，Ⅲ、Ⅳ段二级备用。最多只能两段联络运行。

照明用电系统、厂房外用电系统正常均为分段运行，当其中1段失去电源后，备自投动作使联络开关自动投入。

3 厂用电系统接线的优化调整

3.1 机组机旁动力盘接线方式优化调整

3.1.1 机组机旁动力盘接线分析

4台机组机旁动力盘各有一主用、一备用电源，分别取自400 V自用电2段母线。主、备用电源使用双电源自动切换装置进行自动切换。但是原机旁动力盘主备用电源接线方式不是十分可靠，原机旁动力盘主备用电源引接见表1。

若10 kVⅠ段失电，且自用电400 V备自投故障，致使自用电400 VⅠ、Ⅲ段同时失电。由于1、3号机旁动力盘主、备用电源分别取自自用电400 VⅠ、Ⅲ段，因此1、3号机旁动力盘全部失电，若未能及时处理，必将造成1、3号机组事故停机。

表1 原机旁动力盘主备用电源引接

3.1.2 机组机旁动力盘接线改进方法

将1号机旁动力盘备用电源取自自用电400 VⅢ段改为自用电400 VⅡ段。其他机组也做相应改动，改进后的机旁动力盘主备用电源引接见表2。

表2 改进后的机旁动力盘主备用电源引接

优化后，若10 kVⅠ段失电，则同时自用电400 V备自投故障，致使自用电400 VⅠ、Ⅲ段同时失电。此时1号机旁动力盘双电源自动切换装置可切换到自用电400 VⅡ段供电，3号机旁动力盘双电源自动切换装置可切换到自用电400 VⅣ段供电，避免了1、3号机组事故停机。

设计单位原先没有考虑将1号机旁动力盘备用电源取自自用电400 VⅡ段，是由于自用电400 VⅠ段、Ⅱ段在备自投动作后联络运行，会造成1号机旁动力盘双电源自动切换装置的主、备用电源为同一电源。

1号机旁动力盘双电源自动切换装置选用ABB公司生产的DPT/SE（CB级）1600型，用于控制和自动切换两路带有机械和电气联锁的低压断路器。在自动模式下由内部微处理器可实现从接收到电压存在与否的输入信号至输出对断路器开合的执行命令的时间延迟。通过4个延时按钮调节可设定所需断路器的开合延时时间，双电源互投装置接线见图2。

即使1号机旁动力盘双电源自动切换装置的主用和备用电源为同一电源，仍可以正常运行。因为：①根据GB/T 14048.11—2002《低压开关设备和控制设备》，未规定自动转换开关电器（ATSE）不能用于常用电源和备用电源为同一电源情况。②DPT/SE（CB级）1600型双电源自动切换装置有完善的机械和电气联锁，并可以设定2个断路器之间的分合延时，避免同时合闸。 因此，通过改变机组机旁动力盘接线，可提高特殊情况下机组运行的可靠性。

图2 双电源互投装置接线

3.2 自用电400 V母线优化设计

3.2.1 自用电400 V接线分析

4台自用变压器各带自用电400 VⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段，每段供1台机组机旁动力盘主用电源，供另1台机组备用电源。4段母线为两两联络环形接线。相邻母线之间设有备自投装置。

由于4台自用变压器高压侧分别接于10 kVⅠ、Ⅱ段，而10 kVⅠ、Ⅱ段有备自投装置，供电可靠，因此自用电400 V系统可不设4段母线。

3.2.2 自用电400 V系统优化设计

取消自用电400 V 4段母线，每台自用变直接供1台机组机旁动力盘主用电源，供另1台机组备用电源，改进后的自用电400 V接线见图3。

自用电400 V系统接线改进前后对比见表3，由表3可以看出，改进后接线方式可节省投资38.8万元。同时还减少了检修维护工作量。在运行可靠性上可以满足蒲石河电站机组稳定运行需要。

4 结语

蒲石河抽水蓄能电站厂用电系统的接线方式，具备接线灵活、运行可靠的特点。但是其自用电、公用电400 V系统分别设置4段母线，增加了设备维护工作量，特别是在非正常方式下运行，需注意备自投能否正确动作。在蒲石河电站目前厂用电系统已经安装调试完毕情况下，机组机旁动力盘接线方式优化调整设备变动不大，可优先考虑。自用电400 V母线优化设计对于新建抽水蓄能电站可提供参考。

图3 改进后的自用电400 V接线示意

表3 自用电400 V系统接线改进前后对比