浅析长洲水电厂备自投装置的应用

简圣平

（广西长洲水电开发有限责任公司,广西 梧州 543002）

浅析长洲水电厂备自投装置的应用

简圣平

（广西长洲水电开发有限责任公司,广西 梧州 543002）

介绍了长洲水电厂10.5 kV和400 V厂用电分别配置的进线备自投和分段备自投装置充电、放电条件和动作逻辑、备自投装置运行方式选择，分析了备自投装置试验结果，指出了备自投装置遗留问题及在实际应用中的注意事项。

厂用电；备用电源；进线备自投；分段备自投；长洲水电厂

0 引言

厂用电系统的可靠性对发电厂来说非常重要，采用合理的厂用电接线方式是可靠配电的基础，同时选择合理的备用电源自动投入（简称“备自投”）装置的动作逻辑是提高厂用电系统必要的技术手段。

为保证发电厂厂用电供电可靠，一般发电厂厂用电系统电源会有几路电源供电，当其中一路电源失电时，通过备自投动作把备用电源合上确保厂用电的安全。备自投有分段备自投和进线备自投两种方式。分段备自投是指正常运行方式下两段母线的负荷由各自电源供电，当其中某一电源故障时通过分段备自投动作把故障母线进线开关跳开，再合上两段母线的联络开关；进线备自投是指某一母线引两路电源，正常运行方式下母线只有一路供电电源开关在合闸，另外一路供电电源开关在热备用状态，当运行的供电电源故障时通过进线备自投动作把原运行的供电电源开关跳闸，再合上热备用供电电源开关。

长洲水电厂10.5 kV厂用电系统采用分段备自投和进线备自投方式，400 V厂用电系统采用分段备自投方式。

1 备自投的基本要求

（1）工作电压不论因何种原因消失，自动投入装置均应启动，但应能防止电压互感器熔丝熔断时误动。同时为防止工作电源电压互感器断线引起误动，还必须通过检测母线或进线电流互感器无电流条件。即无压无流时，备自投才能投入。

（2）当工作电源断开后备用电源才能投入，且不论进线断路器是否在跳开位置，备自投均应启动一次跳闸命令，同时把该断路器分闸辅助接点作为合闸的一个条件。

（3）备用电源断路器只允许合闸一次且备用电源侧没有电压时闭锁备自投。

2 长洲水电厂厂用电接线及运行方式

长洲水电厂分为内外江两部分，厂用电系统也分为外江厂用电系统和内江厂用电系统两部分，内、外江厂用电系统包括10.5 kV和400 V两个电压等级。表1为长洲水电厂厂用电系统组成表

表1 长洲水电厂厂用电系统组成表

2.1 10.5 kV厂用电系统介绍

长洲水电厂10.5 kV厂用电系统采用单母线母联接线，正常运行方式下为分段运行，10.5 kV厂用电全厂共分为5段母线，其中外江10.5 kV厂用电系统有3段，分别为外江厂用10.5 kVⅠ～Ⅲ段。内江10.5 kV厂用电系统有2段，分别为内江厂用10.5 kVⅣ段、Ⅴ段；外江相邻2段母线之间相互联络，内江2段母线之间相互联络；每段母线均接有1个取自发电机扩大单元电压母线的厂用电源，同时外江Ⅰ段及Ⅲ段母线接有来自外江施工开闭所的备用电源，内江Ⅴ段母线接有来自内江施工开闭所的备用电源。图1为外江10.5 kV厂用电系统一次接线，图2为内江10.5 kV厂用电系统一次接线。

图1 外江10.5 kV厂用电系统一次接线图

图2 内江10.5 kV厂用电系统接线图

2.2 400 V厂用电系统介绍

长洲水电厂400 V厂用电系统采用单母线分段接线方式，正常运行方式为分段运行，400 V厂用电全厂分为8段，外江有4段，分别为外江厂用400 VⅠ～Ⅳ段，其中厂用400 VⅠ段、Ⅳ段电源接引至厂用10.5 kVⅠ段，厂用400 VⅡ段、Ⅲ段分别接引至厂用10.5 kVⅡ、Ⅲ段。内江有4段，分别为内江400 V厂用Ⅴ～Ⅷ段，其中厂用400 VⅤ段、Ⅷ段接引至厂用10.5 kVⅣ段，厂用400 VⅥ段、Ⅶ段接引至厂用10.5 kVⅤ段。外江厂用400 VⅠ段、Ⅱ段相互联络，厂用400 VⅢ段、Ⅳ段相互联络，内江400 V厂用Ⅴ段、Ⅵ段相互联络，400 V厂用Ⅶ段、Ⅷ段相互联络。外江厂房400 V照明Ⅰ段电源接引至10.5 kVⅡ段，照明Ⅰ段与400 V厂用Ⅳ段联络，内江厂房400 V照明Ⅱ段电源接引至10.5 kVⅤ段，照明Ⅱ段与400 V厂用Ⅷ段联络。泄水闸400 V配电系统每两段相互联络。图3为外江400 V厂用电系统接线，图4为内江400 V厂用电系统接线。

3 长洲水电厂备自投装置配置

外江10.5 kVⅠ、Ⅲ和内江10.5 kVⅤ段母线分别装设了一套线路备自投装置RCS9652，接于同一段母线上的高压厂用电与外来电源进线作为进线备自投方式。外江10.5 kVⅠ、Ⅱ段、Ⅱ、Ⅲ段以及内江10.5 kVⅣ、Ⅴ段分别装设了一套分段备自投装置RCS9651。400 V厂用、坝顶、船闸、厂用与照明相邻母线装设了一套分段备自投装置RCS9651。

图3 外江400 V厂用电系统一次接线图

图4 内江400 V厂用电系统一次接线图

3.1 分段备自投装置RCS9651

分段备自投装置RCS9651采用失压加欠流动作两个条件作为判断依据。该装置共采集了以下模拟量和开关量：I1、I2、UA1、UB1、UC1、UA2、UB2、UC2、1DL和2DL开关位置接点（TWJ）、3DL位置接点（TWJ），其中I1、I2分别是两段母线供电电源的一相电流值，其作用是避免电压互感器断线时备自投误动，同时也是进一步确认母线供电电源开关已跳闸，UA1、UB1、UC1是某一段母电压测量值，UA2、UB2、UC2是另一段母电压测量值。两段母线供电电源1DL、2DL开关位置接点（TWJ）以及备自投自带操作回路产生的联络开关3DL位置接点（TWJ），用于系统运行方式判别、备自投准备及备自投动作。装置将两段母线供电电源1DL和2DL的KKJ串连后接入KKJ闭锁备自投开入即备自投装置放电，同时还有一个闭锁备自投输入接点。

（1）充电条件。①两段母线电压正常，同时两段母线及出线均无故障；②两进线断路器分别在合闸位置，母线联络开关在分闸位置。当满足以上条件，延时15 s完成充电。

（2）放电条件。①母线联络开关在合闸位置；②两段母线电压值均为零，且延时15 s；③备自投外部闭锁输入有开入信号（检测到另一母线联络开关在合闸位置或者保护动作跳闸）；④手跳两段母线任一进线开关（KKJ闭锁备投开入=0）；⑤控制回路断线，弹簧未储能，两段母线任一进线开关或联络开关的TWJ异常。

（3）动作过程。充电完成后，两段母线中的一段失去电压，同时失去电压母线供电电源一相电流值为零，另一段母线电压测量值正常同时无手动跳闸信号输入和备自投外部闭锁输入没有开入信号，经t1延时跳开失压母线进线侧开关（至发跳令起400 ms内开关未跳开则放电，结束本次自投），确认进线侧开关在跳闸位置后延时t2合上两段母线间的联络开关。

（4）电压互感器断线判据。当自投投入或复合电压闭锁投入时，备自投装置自动投入母线电压互感器断线检查功能。母线电压互感器断线依据为：①母线正序电压小于30 V，且母线供电电源电流值大于0.02 In或母线供电电源开关在跳位、母线联络开关在合位且另一母线供电电源电流值大于0.02 In；②母线负序电压大于8 V。若上面任何一条件满足时经10 s延时报该母线电压互感器断线，电压互感器断线信号消失后经2.5 s延时立刻返回。母线电压互感器断线期间，备自投装置复合电压闭锁功能会自动退出。

3.2 进线备自投装置RCS9652

进线备自投装置RCS9652和分段备自投装置RCS9651一样，同样是失压加欠流作为判据。两者模拟量和开关量的采集输入基本一致。

（1）正常充电条件。①常用进线电源电压正常；②常用进线电源进线开关在合闸位置；③备用电源电压正常且进线开关在热备用状态。满足以上条件，经15 s完成充电。

（2）放电条件。①备用电源电压值为零，经15 s延时完成放电；②备用电源进线开关已合上；③手跳常用电源（KKJ=0）；④其他外部闭锁信号；⑤常用电源、备用电源进线开关的TWJ不正常；⑥备自投装置整定的控制字备用电源进线开关自投的方式不允许。

（3）动作过程。10.5 kV系统正常运行时，若常用电源无压，备用电源电压正常，且检测不到外部闭锁输入信号，经延时t3发令跳常用电源进线开关（至发跳令起400 ms内开关未跳开则放电，结束本次自投），确认常用电源进线开关跳开后，合备用电源进线开关。

4 长洲水电厂备自投装置运行方式

4.1 由厂用电LCU自动选择备投装置的投退方式

阿里没有母亲了。这个悲哀的声音，成了他心里的母亲。阿里一天的精神寄托只能依赖于此，他又怎么忍心去剥夺阿里的这一点点念想？阿东想，姆妈，你能不能告诉我，我应该怎么做？

（1）若长洲水电厂10.5 kV系统分段运行（即外江厂用电LCU检测到其中两个分段开关32、21均处于分闸位置，内江厂用电LCU检测到其中分段开关54均处于分闸位置），厂用电LCU自动开放分段备投装置的备投功能，闭锁进线备投装置的备投功能，外江两套分段备自投装置动作顺序用备自投动作时间进行配合。10.5 kV系统的运行和备投方式转入10.5 kV系统其中两段联络运行的方式。

（2）若外江10.5 kV系统其中两段联络运行（即外江厂用电LCU检测到其中一个分段开关处于合闸位置），内江10.5 kV系统两段联络运行，厂用电LCU自动闭锁两套分段备投装置的备投功能，开放两套进线备投装置的备投功能；若任一段失电，该段的进线备投动作；对于两段同时失电的情况，两套进线备投装置可同时动作，投入外来进线电源。

（3）400 V母线备自投与10.5 kV备自投动作顺序通过时间来进行配合

（4）备投方式不考虑10.5 kV三段母线同时失电的情况。

4.2 长洲水电厂备自投动作时间整定

（1）外江备自投动作时间。①10.5 kVⅠ、Ⅱ段厂用母线间分段备自投动作时间为1.3 s。②10.5 kVⅡ、Ⅲ段厂用母线间分段备自投动作时间为1.0 s；③10.5 kVⅠ段母线进线备自投动作时间为1.6 s；④10.5 kVⅢ段母线进线备自投动作时间为1.6 s；⑤400 V各相邻两段母线间分段备自投动作时间为1.9 s。

（2）内江备自投动作时间。①10.5 kVⅣ、Ⅴ段厂用母线间分段备自投动作时间为1.3 s；②10.5 kVⅤ段母线进线备自投动作时间为1.6 s；③400 V各相邻两段母线间分段备自投动作时间为1.9 s。

5 备自投装置试验分析

长洲水电厂备自投装置做了大量现场试验，现对内江备自投某一次试验进行分析。

5.1 试验过程

（1）退出864开关本体高连低压板，上位机断开864开关，分段备自投动作964开关分闸，54开关合闸。

（2）退出865开关本体高连低压板，上位机断开865开关，进线备自投动作965开关分闸，54开关分闸，95开关合闸。（此时10.5 kVⅣ段失电，厂用400 VⅧ段、Ⅴ段失电，坝顶泄水闸配电室Ⅴ段失电，分段备自投动作408开关分闸，Y78开关合闸，405开关分闸，Y65开关合闸，415开关分闸，B56开关合闸）。

5.2 进线备自投动作过程分析

（1）图5是进线备自投逻辑图。1DL对应965开关，3DL对应54开关，2DL对应95开关，TWJ是是跳闸位置接点，I1是965开关一相负荷电流，UI是10.5 kVⅤ段电压，取自Ⅴ段母线电压互感器，UII是10.5 kVⅣ段电压，取自Ⅳ段母线电压互感器，Ux2是95开关进线电压，取自95开关下侧电压互感器，即外电线路电压互感器，JXY2是检95开关线路电压，由装置整定，MB1为自投方式1条件，由装置整定，控制字置“1”时为进线备自投方式1运行，1KKJ=0时为手跳965开关，3KKJ=0时为手跳54开关。

（2）第一个逻辑与是进线备自投充电条件，第二个逻辑与是进线备自投动作条件，第三个逻辑或是进线备自投放电条件。

（3）54开关合上后，满足95备自投充电条件且无放电条件，延时15 s后95备自投充电正常，当断开865时，10.5 kVⅣ、Ⅴ段无电压，且965开关无负荷电流，同时外电有电压，满足95开关进线备自投动作逻辑，延时1.6S，发跳965开关令，965开关跳闸后，送一个965开关跳闸位置接点进行与逻辑，再发合95开关令，完成进线备自投动作逻辑过程。

图5 进线备自投逻辑图

6 备自投接线遗留问题

（1）由于原备自投接线设计的判据考虑比较完善，外江外来进线备自投设计仅能做到与1号高压厂变和3号高压厂变进行备投，对于1号高压厂变或3号高压厂变单独退出运行，由2号高压厂变带10.5 kVⅠ、Ⅱ段或Ⅱ、Ⅲ段运行的情况，若2号高压厂变失电，目前的备自投接线无法实现外来电源自动投入。

（2）对于内江10.5 kVⅤ段失电，由4号高压厂变带10.5 kVⅣ、Ⅴ段运行的情况，若4号高压厂变失电，目前的备自投接线无法实现外来电源自动投入。

（3）对于外江1号高压厂变或3号高压厂变退出运行造成10.5 kVⅠ段或Ⅲ段失电需投入外来电源进线的情况，原设计跳高压厂变进线断路器和相邻母线母联断路器后再合上外来电源进线断路器。跳相邻母线母联断路器的接线设计为多余。

7 备自投装置应用注意事项

（1）不同电压等级间的备自投要注意时间的整定配合。长洲水电厂具有10.5 kV和400V两种电压等级的备自投。必须整定好各备自投装置的动作时间，同时长洲水电厂由于各辅机配电盘柜都有双电源切换装置，因此双电源切换装置动作时间也必须配合备自投装置。长洲水电厂双电源切换装置动作时间根据备自投装置的动作时间设置为2.1 s。

（2）在做备自投试验时要注意相关保护压板的影响。长洲水电厂在10.5 kV和13.8 kV开关柜上设置了高联低保护压板，在做备自投试验时要退出10.5 kV或13.8 kV开关柜高联低保护压板，以达到验证备自投装置是否会跳开进线开关。

（3）在倒换10.5 kV厂用电时要注意闭锁400 V和10.5 kV备自投动作。例如长洲水电厂在做62B带10.5 kVⅡ、Ⅲ段联络运行时，首先要考虑把10.5 kVⅢ段所带重要厂用负荷转移，然后把400 VⅢ、Ⅳ段间分段备自投闭锁压板投入，再把10.5 kVⅢ段进线备自投、分段备自投控制把手放切除位置，在整个操作过程中闭锁备自投动作。

（4）在10.5 kV或400 V母线检修恢复运行前要对备自投装置进行试验。

8 结语

长洲水电厂自投产以来备自投装置经过严格的厂用电源实际各种运行方式切换试验，动作逻辑正确无误，符合设备安全运行的要求，为电站安全可靠稳定运行提供了有力保障。满足了水电厂对厂用电可靠性的要求。

（责任编辑：刘征湛）

Application of backup automatic switching device at Changzhou Hydropower Plant

JIAN Sheng-ping
(Guangxi Changzhou Hydropower Development Co.,Ltd.,Wuzhou 543002,China)

The 10.5kV and 400V station-service power system of Changzhou Hydropower Plant were respectively equipped with incoming line backup automatic switching device and sectional backup automatic switching device.An introduction was made on the charging and discharge conditions,action logic and selection of operating modes.The testing results of backup automatic switching device was analyzed.The author also presents the potential problems and issues in need of special attention during application.

Station-service power;backup power;incoming line backup automatic switching;sectional backup automatic switching;Changzhou Hydropower Plant

TV734

B

1003-1510（2016）06-0035-05

2016-10-08

简圣平（1981-）男，江西新余人，广西长洲水电开发有限责任公司助理工程师，主要从事水电站运行技术工作。