株溪口水电厂厂用电可靠性研究

李华喜 陈伽

（五凌电力有限公司株溪口水电厂 湖南益阳 413500）

株溪口水电厂厂用电可靠性研究

李华喜 陈伽

（五凌电力有限公司株溪口水电厂 湖南益阳 413500）

株溪口水电厂装有4台低水头泡贯流式机组，受送出线单一及当地天气不稳定因素影响，时常出现由于雷击导致我厂线路对侧跳闸，机组过频率停机全厂停电厂用电消失后不能在极短时间内恢复厂用电。受限于上游水位的调节能力，特别在汛期全厂停电时若出现设备不稳定或操作不及时很有可能导致水漫弧门的情况发生，极端情况有漫坝的风险。采用2类保厂用电可行性方法，对厂用电可靠性进行理论研究，确保电厂安全运行。

灯泡贯流式；跳闸；厂用电；研究

1 前言

株溪口水电厂位于湖南资水干流中游，装有4台18.5MW水轮机组，主变均为扩大单元接线方式。厂用电正常运行方式为1号厂用变带厂用Ⅰ、Ⅱ段，2号厂用变带厂用Ⅲ段运行，厂房及坝顶柴油发电机处于冷备用状态，可对坝区弧门泵站供电。机组出口母线为10.5kVⅠ母和10.5kVⅡ母，线路侧为共110kV母线，两条110kV送出线（目前运行方式为一条运行送出、另一条热备用）。

汛期雷雨季节上游最高工作水位海拔87.5m，在4台机组运行且入库流量大于1200m3/s时上游水位不超过87.2m运行，当上游柘溪电厂在汛期机组满负荷运行时，电厂一旦遇到全厂停电坝顶不及时送电时上游水位会在短短10min内快速上涨到88m超过弧门全关时顶部，成为电厂安全生产重大隐患。

通过对电厂厂用电进行理论可行性研究，从机组外部电源和机组自身保厂用对其本质问题进行分析，理论上能消除电厂重大安全隐患，具有一定参考价值。

2 机组外部电源保厂用可靠性研究

在全厂停电紧急时刻，电厂首先考虑启动坝顶柴油发电机，通过水工值班人员简单倒闸操作即可给弧门泵站供电。虽坝顶负荷较小，不用临时切除其它负载等复杂，但由于水工值班人员电气专业受限，在操作开关及设备出现异常时难以判断和解决而延误时机。

当坝顶柴油发电机出现问题或其它原因导致倒闸不成功时可通过主厂房柴油发电机供大坝弧门泵站电源。由于主厂房柴油发电机送出母线包含排水泵等众多负载，且需要倒换厂用电供电方式，以切除其它不必要的负荷，操作相对繁琐，特别是在紧急情况时，在“无人值班，少人值守”的情况下一但发生线路跳闸，机组全停后厂用电消失，人员难以保证在短时间内处理防汛、发电、恢复送电等紧急措施。

当采用外来电源送电时首先考虑进行内外部电源系统隔离，通过外部线路反送电至近区大坝供电，不需考虑所带近区其它负荷影响即可立即送电，但由于外来电源取自当地电网薄弱区，一旦电厂全厂停电时很有可能外来电源也会同时消失，失去外来电源保护。

以上3种方式有一个共同点就是要想恢复机组正常供电方式运行还需进行电源倒换、机组零起升压带主变恢复机组正常运行等一系列非常多复杂的操作，操作中难免出现风险，同时会出现弃水损失电量。目前，国内同类型机组都有过频保厂用电失败或概率不高现象，一旦出现全厂停电的情况的解决方案往往局限于外来保安电源、柴油发电机供电等，很少对机组调速器动态特性、监控及保护功能完善等方面做出详细、系统分析及采取优化试验。因此，很有必要对线路甩负荷机组过频保厂用电进行深入研究。

3 机组自身保厂用可靠性研究

当上游入库流量较小且不紧急情况时，电厂可采用启动主厂房柴油发电机，通过隔离厂用变，切除多余负荷，给一台机组辅机电源供电，机组零起升压恢复厂用电及近区大坝供电运行。但主厂房柴油发电机一旦出现问题，短时间内很难恢复机组正常运行，由此会产生大量弃水损失电量，机组开机不及时还会面临调度以及公司部门考核，对电厂声誉影响也巨大。

当电厂送出线对侧跳闸时一种更加直接的方法是通过机组自身稳定运行保厂用。完善4台机组调速器控制逻辑、优化性能参数，改变导叶分段关机规律，使得机组调速器在线路甩负荷时，第一时间将导叶开度关至当前水头下的空载开度，以控制机组最大转速上升率，避免机组转速过频和低频电气事故停机或转速波动导致损坏设备不稳定运行。完善调速器小网控制模式，使得机组带厂用负荷下，进入小网控制模式，保证机组频率稳定在50Hz左右，通过监控系统上位机人工切机保留一台机组稳定运行。面临的问题是送出线对侧可能存在不稳定的区域不稳定负荷，以及机组相互之间的功率互抢现象，很难保证机组能够正常保厂用电以及面临厂用电质量不高等问题，而且对4台机组都进行调速器性能研究试验本身成本也偏高。

由于我厂为地调电厂，保护切机装置没有授权投入，为了机组自身保厂用电成功，可采取新增设线路甩负荷测频装置，3路电压输入模拟量分别为110kV母线5X14TV、Ⅰ段10.5kV母线3X14TV、Ⅱ段10.5kV母线3X24TV二次侧电压，当测频装置检测到3路电压输入频率任意2路频率大于50.5Hz、且此2路频率连续为3个转速上升率大于设定值，且线路送出电流微小时（避免由于系统震荡而误动），测频装置输出常开接点接入公用开关站LCU及机组LCU。

通过公用开关站LCU自动跳开两台主变高压侧断路器进行内、外部隔离，避免区外负荷不稳定影响机组的正常工况及线路对侧突然来电对主变的冲击。

v结合我厂近区大坝供电方式，通过机组LCU采取保10.5KVⅠ段母线正常带电方式。只对1号、2号机组进行调速器性能研究，一旦测频装置检测出线路对侧跳闸我厂甩负荷时对不用参与的3号、4号机组进行自行电气事故停机处理，当2号机组运行时1号机组也进行自行电气事故停机处理，2号机组留着保厂用电。当2号机组备用，1号机组运行时1号机组留着保厂用电。当1号、2号机组都不运行时认为上游来水较少，放弃保厂用电措施，这样会大大增加保厂用电成功概率。需要注意的是增加测频装置多了一个不稳定因数，不排除误动的可能性，且当线路对侧出现跳闸甩负荷后公用开关站LCU自动跳开两台主变高压侧断路器必须得到调度部门同意，而这两个方面的问题可以通过提高设备的稳定性和与调度部门沟通许可并备案易解决。

4 结论

（1）针对电厂接线结构，阐述了电厂全厂停电面临的风险和及时恢复厂用电的重要性。

（2）针对机组外部电源3种方式给坝顶泄洪闸门供电存在的安全隐患和稳定性进行了分析，恢复机组正常供电方式运行还需进行的一系列倒闸操作是机组外部电源恢复厂用电的共性问题。

（3）对机组自身保厂用可靠性进行了理论研究分析，采取4台机组同时参与保厂用人工切机的方式理论可行，实际成功率受外界因素影响大，试验投入成本较高。采用1号、2号机保厂用并增设测频装置方式判断线路对侧甩负荷，从而进行一系列监控自动化选机和倒闸，提高了机组保厂用电稳定性和可靠性，不稳定因数和调度管辖开关动作授权容易控制。

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TV734

A

1004-7344（2016）35-0136-01

2016-11-28

李华喜（1981-），男，助理工程师，本科，主要从事水电自动化工作。