百龙滩水电站属于低水头径流式水电站,机组与变压器采用三组两机一变的扩大单元接线。下面介绍电站厂用电设置的安全可靠性和系统的监控装置。
1 厂用电接线 根据百龙滩水电站厂用电负荷容量和枢纽布置特点,厂用电采用10.5 kV、0.4 kV两级电压供电。 1.1 10.5 kV厂用电系统 10.5 kV电压系统是厂用电源的第1级电压系统,厂用母线共分为3段,分别通过断路器、限流电抗器接于3个发电机——主变扩大单元母线,其中10.5 kVⅡ段还接有从施工变电所引来的厂用备用电源。10.5 kV厂用Ⅰ段与Ⅱ段、Ⅱ段与Ⅲ段母线之间设联络断路器互为备用。 1.2 0.4 kV厂用电系统 0.4 kV电压系统是厂用电源的第2级电压系统,采用机组自用电和全厂公用电混合供电方式,形成双层辐射式供电。厂用母线共分为5段(不包括照明),每段电源分别经1台SC3-1000/10型干式变压器接至10.5 kVⅠ~Ⅲ段厂用高压母线上。为了提高供电可靠性,0.4 kV厂用Ⅰ段与Ⅱ段、Ⅳ段与Ⅴ段母线之间可以互为备用,Ⅲ段母线则应根据Ⅰ段或Ⅱ段厂用母线实际运行中所带负荷大小,选择带负荷小的那段作为备用。全厂设2段照明母线,每段母线分别经1台SC3-250/10型干式变压器接至10.5 kVⅠ、Ⅲ段厂用高压母线上。两段照明母线互为备用。 1.3 0.4 kV厂用电分屏 根据负荷情况,0.4 kV厂用电设置了:机组自用电机旁动力屏,油、水、气系统配电箱,通风空调系统配电箱,起重系统配电箱(厂家配套),检修电源箱,电梯配电箱等分屏。为了提高供电的可靠性与灵活性,机旁动力屏由双回电源供电,并设有备用电源自动投入装置,在高程91.4 m底层廊道又设置了6个机旁动力屏分屏,分别对每台机组的润滑油泵、高压顶起油泵、漏油泵供电。渗漏排水泵、消防泵、雨水泵、高低压空压机、1号~3号母线井风机、开关站等重要负荷的分盘也采用了双电源供电。部分重要负荷不设分盘由主屏直接供电,如压油装置主油泵、直流系统充电浮充电装置、UPS交流不间断电源等。
2 厂用电设备选择及布置 从经济的角度考虑,厂用主屏及分屏都选用了国产设备,为了更加保证厂用电可靠性,屏内的交流接触器、缺相热保护继电器、辅助接点全部采用日本富士电机公司的产品,磁力启动器也采用富士公司的产品。 由于厂用负荷主要集中在高程151.5 m层及115.0 m层,所以厂用配电设备主要布置在高程151.5 m层、145.5 m层和115.5 m层副厂房内。其中,10 kV厂用开关柜、厂用分支开关柜、0.4 kV厂用主屏(4D、5D)以及照明配电主屏布置在高程151.5 m层下游副厂房内,4号、5号厂用变压器,1号、2号照明变压器及限流电抗器布置在高程145.5 m层下游副厂房内,机旁动力屏、1号~3号厂用变压器、0.4 kV厂用主屏(1D~3D)布置在高程115.0 m层主副厂房内。
3 厂用电设备保护 (1)厂用电抗器(41~43 DK)装设了如下保护装置: ①纵联差动保护装置。为防御电抗器内部及高压引出线上的短路故障装设了差动保护装置,保护动作后跳电抗器各侧断路器,同时发出事故信号。 ②过电流保护装置。为防御电抗器外部短路引起的电抗器过电流,并作为差动保护的后备保护,装设了过电流保护装置。保护装置动作后以较小延时跳10.5 kV母线分段断路器,以较大延时跳电抗器进线和出线各侧的断路器,同时发出事故信号。 (2)施工变进线装设了如下保护装置: ①限时电流速断保护装置。为防止施工变进线短路,装设了限时电流速断保护装置。保护动作后以0.5 s延时跳10.5 kV母线分段断路器。 ②过电流保护装置。作为限时电流速断保护的后备保护,装设了过电流保护装置。保护动作后,以1 s延时跳10.5 kV母线分段断路器,以1.5 s延时跳本线路断路器。 (3)低压厂用变压器(41 B~45 B)及照明变(46 B、47 B)装设了如下保护装置: ①电流速断保护装置。为防御变压器内部和高压侧引出线上多相短路,装设了电流速断保护装置。保护动作后瞬时跳变压器高压侧断路器,并联动跳其低压侧空气断路器,发出事故信号。 ②过电流保护装置。为防御变压器内部和外部短路引起的过电流,装设过电流保护装置。保护动作后以较小延时跳变压器低压侧母线分段空气断路器;以较大延时跳变压器高压侧断路器,并联动跳其低压侧空气断路器,发出事故信号。 ③零序电流保护装置。为防御变压器低压侧内部和外部接地短路引起的变压器过电流,装设零序电流保护装置,保护动作情况与过电流保护相同。 (4)消防供水泵电动机装设了如下继电保护装置: ①电流速断保护装置。为防御电动机内部及其连接电缆多相短路,装设二相式电流速断保护装置。保护动作后,跳自动空气断路器,并发出事故信号。 ②零序电流保护装置。为防御电动机内部和外部接地短路引起的过电流,装设了零序电流保护装置。保护动作后,跳自动空气断路器,并发出事故信号。 (5)厂用电动机全部装设了热保护继电器,当电动机温度过高时,自动切断电动机电源回路。
4 厂用备用电源自动投入 为了提高厂用电供电的可靠性,本电站共装有11套继电器布线逻辑组成的厂用备用电源自动投入装置,备用电源自动投入方式如下: 4.1 两段母线和分段开关(0.4 kV 4 D、5 D母线,0.4 kV 1 CM、2 CM照明母线) 正常运行时,母线分段开关不投入。当任一段母线失去电源时,本装置动作自动投入母线分段开关,由另一电源向两段母线供电。 继电保护装置设有加速回路,当母线分段开关投入故障母线时,应使其保护装置加速动作,迅速跳开母线分段开关。为了保证备用电源自动投入装置仅动作一次,设置了防止多次BZT的闭锁回路。 当备用电源自动投入装置动作或操作回路断线时,发出预告信号。 4.2 一段母线的两个进线开关(机旁动力屏) 正常运行时,两个进线开关一个投入,一个断开。故障失电后,处于投入位置的开关自动断开,处于断开位置的开关自动投入。 为了保证备用电源自动投入装置仅动作一次,设置了防止多次BZT的闭锁回路。 当备用电源自动投入装置动作或操作回路断线时,发出预告信号。 当控制开关位置与空气断路器位置不对应时,发出不对应的预告信号。 4.3 三段母线和两个联络开关(0.4 kV 1 D~3 D母线) 正常运行时,1 D、2 D、3 D三段母线同时运行,联络开关处于断开位置。通过切换开关QK的选择或远控时远方计算机对1号厂用变和2号厂用变负荷的比较,可使1 D或2 D母线作为3 D母线的备用。 当3 D故障,QK处于2 D为备用位置或远控时,计算机比较出2号厂用变负荷小于1号厂用变负荷,则2 D与3 D联络开关自动投入,若QK处于1 D为备用位置或远控时,计算机比较出1号厂用变负荷小于2号厂用变负荷,则1 D与3 D联络开关自动投入。 当备用电源自动投入装置动作或操作回路断线时,发出预告信号。
5 厂用电运行的监控 厂用电运行的监控有现地和远方计算机两种。 5.1 现地监视 现地监视主要依靠变送器屏、电压表、电流表,红、绿、黄信号指示灯等设备来监视厂用电的运行状态。 5.2 现地控制 现地控制主要依靠切换开关、控制开关等设备对厂用断路器进行控制方式设定及分、合操作。 5.3 计算机远方监视 计算机远方监视的内容广泛,分为5个方面: 5.3.1 画面监视 在厂用电画面上可以监视各开关的分、合、选中状态,分别以绿色、红色、闪烁表示,远方——现地转换开关、正常——检修转换开关、备用电源开关则以深蓝色表示。 5.3.2 故障监视 故障分为重故障和轻故障两类。 电抗器的保护、厂用变、照明变、施工变的保护及消防泵的保护动作归为重故障,当任一重故障动作时,计算机将红色闪烁显示这一故障并发出蜂鸣器音响。 其余故障如控制回路断线故障、电动机故障等为轻故障,当任一轻故障发生时,计算机将以黄色闪烁显示这一故障并发出电铃音响。 5.3.3 事件监视 各开关的操作在计算机上都有记录和显示。 5.3.4 模拟量监视 在计算机上可监视到厂用电抗器的有功功率、电流、厂用变压器的电流、施工变的有功功率、电流、10.5 kV厂用母线联络断路器的电流、厂用母线的电压。 5.3.5 脉冲量监视 在计算机上可监视到厂用电抗器回路的电量、厂用变压器回路的电量、施工变回路的电量。 5.4 计算机远方控制 计算机远方控制包括在计算机上进行各厂用开关的合闸、跳闸操作,备用电源开关的退出/投入操作,正常——检修、远方——现地转换开关的转换操作。 对厂用系统的操作及厂用系统发出的各种信号,在打印机上都有打印。
6 结语 百龙滩水电站厂用电系统1995年投运至今已安全运行4年,完全满足厂用设备用电的需要。厂用电系统远方监控的内容完善,当百龙滩水电站实现和大化电站联网后,本系统满足少人或无人值班的要求。
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