天生桥二级水电站400V厂用电接线优化研究

马加顺 周明露

（1.南方电网调峰调频发电有限公司工程建设管理分公司2.南方电网调峰调频发电有限公司西部检修试验分公司）

0 引言

电站400V厂用电系统于1992年底投入运行，投产后出现诸多问题，并于2000年底由镇江某公司进行了改造，改造至今已超过20年时间，目前，供电可靠性、设备监控、运维检修等方面均无法满足电站运行要求，急需再次改造。

1 电站400V厂用电接线现状及问题

1.1 厂用电接线现状

电站厂用电400V系统共分4组母线，分别为机组自用电、技术供水用电、公用母线及照明母线。其中，机组自用电设3段母线，分别由3台500kVA变压器供电，为单母线分段接线；技术供水用电设4段母线，分别由3台1000kVA变压器和1台1600kVA变压器供电，为4段单母线接线；公用电设3段母线，分别由3台1000kVA变压器供电，为单母线分段接线。照明用电设2段母线，分别由2台630kVA有载调压变压器供电，为单母线分段接线。

1.2 运行方式

正常情况下，机组自用电中间母线（Ⅱ段）处于明备用状态，不带任何负荷，分段开关开断，在两侧母线失电时，则分段开关由备用电源自动投入方式替代失电母线。

对于技术供水泵用电，由于技术供水泵系统设计［1-2］是按3台水泵供2台机成为1组供水单元，而这3台水泵又分别由3段不同的母线供电，且每1台均可通过自动轮换成为工作状态或备用状态，故技术供水4段母线并无明确的备用母线。正常运行方式是4段分别独立供电，在某段母线或电源检修时可手动切换其他母线段水泵供水，技术供水母线间无联络开关。

对于公用电，中间母线接有检修负荷及制冷负荷，正常运行时3段母线均投入运行，且母联开关开断。

照明用电部分只有两段母线，运行方式比较简单，即分段运行，母联开关设备用电源自动投入装置，平时断开。

1.3 存在的问题

（1）由于400V系统一级负荷盘柜所带负荷较多，机组自用电一级负荷盘柜只有在6台机均停机及对应10kV厂变停电的情况下才能进行维护工作；公用电负荷较复杂，三段母线都有关键负荷，对其停电风险较大，难以对整段一级负荷母线盘柜进行停电维护。故目前的厂用接线难以满足日常维护检修要求，会导致部分开关柜超期未修，存在较大安全隐患。

（2）经评估复核电站6台机最大自用电同时负荷为1段母线和3段母线，合计为942A，所需变压器容量应不小于653kVA；但目前自用变压器容量为500kVA。当机组自用电1段或3段母线停电检修时，全厂6台机组的自用电将全部接于3段或1段母线上，此时对应的机组自用变容量不满足需求，故目前电站无法停电检修机组自用电1段和3段母线。

（3）电站设计于上个世纪八十年代，受制于当时的设计理念和电网需求，厂用电接线未考虑接入黑启动装置，已不满足现行规程规范要求。

考虑到这三类村镇银行P值随监管强度的变动而发生改变的作用路径是不同的，Ⅰ类村镇银行贷款的P值在θ=0时的初始值以及P值随θ增加而下降的速率较其他两类村镇银行更低。Ⅱ类村镇银行P值的变动同理，即分别代表 i(i=1，2，3)类村镇银行贷款业务的平均违约概率随监管强度变动而改变的路径(如图1)。

电站原机组自用电和公用电接线方案如图1、图2所示。

图1 电站原机组自用电接线图

图2 电站原公用电接线图

2 厂用电接线优化方案研究

2.1 厂用电接线优化方案

（1）机组自用电接线优化方案

电站原400V机组自用电接线共设3段母线，并分别由3台机组自用变提供电源。正常运行方式下3段母线独立运行。第Ⅰ段母线带1号～6号发电机机旁动力盘的1段母线运行，第Ⅲ段母线带1号～6号发电机机旁动力盘的另1段母线运行，第Ⅱ段母线实际处于明备用状态，不带任何负荷，仅在第Ⅰ段母线或第Ⅲ段母线失电时，由第Ⅱ段母线带第Ⅰ段母线或第Ⅲ段母线运行。该方案在第Ⅰ段母线或第3段母线停电检修时，全厂6台机组的自用电将全部接于第Ⅲ段母线或第Ⅰ段母线上，若此段母线再出现故障，将会造成全厂停机风险；且6台机组的自用电的负荷由Ⅰ段母线提供，机组自用变容量不满足需求。

针对上述问题，将机组自用电一级负荷配电柜采用3段单母分段接线，每段母线均带4回机旁盘配电回路。正常运行时，3段单母线分段运行（母联断开），当其中一段母线的进线电源失电时，相应母联合上，由1台变压器带2段母线运行。该方案的机组自用电接线详见如图3所示。

图3 优化后机组自用电接线图

该方案每段母线均带4回机旁盘配电回路。当任一段母线停电检修时，可保证2台机组机旁盘双电源供电，4台机组机旁盘单电源供电；任两段母线停电检修时，可保证4台机组机旁盘单电源供电，从而避免全厂停机风险，安全可靠性较高，彻底解决了原接线方案中机组自用电盘检修不便的问题。

此外，该方案机组自用变最大负荷出现在一台自用变带2段母线的情况，2段母线总负荷约为435 kVA，500kVA机组自用变压器能满足该要求。

（2）公用电接线优化方案

电站原公用电接线为3台公用变压器带3段母线的单母线分段接线，3段母线间可互为备用，供电可靠性和灵活性较高；3台公用变容量均为1000kVA，但3段母线所接负荷分配不合理，第Ⅰ段和第Ⅲ段母线分配的负荷明显高于第Ⅱ段母线；若检修第Ⅰ段母线时，将会造成第Ⅲ段母线的公用变过载，同理检修第Ⅲ段母线时将造成第Ⅰ段母线的公用变过载，故电站难以对上述母线盘柜进行停电维护。

针对上述问题，优化公用电负荷的接线，尽量使公用电负荷均匀分配在三段母线上，三段母线间设置母联，正常运行时，3段单母线分段运行（母联断开），当其中一段母线的进线电源失电时，相应母联合上，由1台变压器带2段母线运行，且公用变不会过载。母线检修时可分段进行，彻底解决公用电盘柜检修维护问题。

2.2 电站黑启动能力复核

根据电站目前实际运行情况及在电网中的作用，计划结合本次厂用电系统改造，增加柴油发电机组作为电站黑启动电源，使电站具备B类黑启动能力。

根据GB／T 38334-2019《水电站黑启动技术规范》的相关要求，并结合电站实际负荷情况，电站B类黑启动交流负荷为：蝶阀油压装置油泵、顶盖潜水泵、压力钢管取水电动减压阀（在黑启动时，可打开该阀门，从该减压阀取水作为机组的技术供水）、励磁装置交流电源、励磁风机电源等。

上述交流负荷共计约140kW （其中最大负荷为蝶阀油压装置油泵，95kW），且均从机组自用电配电盘引接电源，故本次厂用电改造，拟在机组自用电一级负荷盘第Ⅱ段母线中增加柴油发电机的进线开关，柴油发电机组连接至该段母线后作为电站的黑启动电源。考虑电动机启动压降等因素，经复核，柴油发电机的容量应不小于315kW。

3 结束语

电站400V厂用电系统于2000年底进行了改造，改造至今已超过20年时间，供电可靠性、设备监控、运维检修等方面已无法满足电站运行要求。针对电站厂用电接线所存在的问题，通过机组自用电接线方式的优化和公用电负荷分配的优化，彻底解决了电站400V厂用电系统难以停到检修的问题；并根据现行规程规范要求，厂用电接线中增设了黑启动电源，使电站具备B类黑启动能力。