李華喜 陳伽

（五凌電力有限公司株溪口水電廠 湖南益陽 413500）

株溪口水電廠廠用電可靠性研究

李華喜 陳伽

（五凌電力有限公司株溪口水電廠 湖南益陽 413500）

株溪口水電廠裝有4臺低水頭泡貫流式機組，受送出線單一及當?shù)靥鞖獠环€(wěn)定因素影響，時常出現(xiàn)由于雷擊導致我廠線路對側跳閘，機組過頻率停機全廠停電廠用電消失后不能在極短時間內恢復廠用電。受限于上游水位的調節(jié)能力，特別在汛期全廠停電時若出現(xiàn)設備不穩(wěn)定或操作不及時很有可能導致水漫弧門的情況發(fā)生，極端情況有漫壩的風險。采用2類保廠用電可行性方法，對廠用電可靠性進行理論研究，確保電廠安全運行。

燈泡貫流式；跳閘；廠用電；研究

1 前言

株溪口水電廠位于湖南資水干流中游，裝有4臺18.5MW水輪機組，主變均為擴大單元接線方式。廠用電正常運行方式為1號廠用變帶廠用Ⅰ、Ⅱ段，2號廠用變帶廠用Ⅲ段運行，廠房及壩頂柴油發(fā)電機處于冷備用狀態(tài)，可對壩區(qū)弧門泵站供電。機組出口母線為10.5kVⅠ母和10.5kVⅡ母，線路側為共110kV母線，兩條110kV送出線（目前運行方式為一條運行送出、另一條熱備用）。

汛期雷雨季節(jié)上游最高工作水位海拔87.5m，在4臺機組運行且入庫流量大于1200m3/s時上游水位不超過87.2m運行，當上游柘溪電廠在汛期機組滿負荷運行時，電廠一旦遇到全廠停電壩頂不及時送電時上游水位會在短短10min內快速上漲到88m超過弧門全關時頂部，成為電廠安全生產重大隱患。

通過對電廠廠用電進行理論可行性研究，從機組外部電源和機組自身保廠用對其本質問題進行分析，理論上能消除電廠重大安全隱患，具有一定參考價值。

2 機組外部電源保廠用可靠性研究

在全廠停電緊急時刻，電廠首先考慮啟動壩頂柴油發(fā)電機，通過水工值班人員簡單倒閘操作即可給弧門泵站供電。雖壩頂負荷較小，不用臨時切除其它負載等復雜，但由于水工值班人員電氣專業(yè)受限，在操作開關及設備出現(xiàn)異常時難以判斷和解決而延誤時機。

當壩頂柴油發(fā)電機出現(xiàn)問題或其它原因導致倒閘不成功時可通過主廠房柴油發(fā)電機供大壩弧門泵站電源。由于主廠房柴油發(fā)電機送出母線包含排水泵等眾多負載，且需要倒換廠用電供電方式，以切除其它不必要的負荷，操作相對繁瑣，特別是在緊急情況時，在“無人值班，少人值守”的情況下一但發(fā)生線路跳閘，機組全停后廠用電消失，人員難以保證在短時間內處理防汛、發(fā)電、恢復送電等緊急措施。

當采用外來電源送電時首先考慮進行內外部電源系統(tǒng)隔離，通過外部線路反送電至近區(qū)大壩供電，不需考慮所帶近區(qū)其它負荷影響即可立即送電，但由于外來電源取自當?shù)仉娋W薄弱區(qū)，一旦電廠全廠停電時很有可能外來電源也會同時消失，失去外來電源保護。

以上3種方式有一個共同點就是要想恢復機組正常供電方式運行還需進行電源倒換、機組零起升壓帶主變恢復機組正常運行等一系列非常多復雜的操作，操作中難免出現(xiàn)風險，同時會出現(xiàn)棄水損失電量。目前，國內同類型機組都有過頻保廠用電失敗或概率不高現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)全廠停電的情況的解決方案往往局限于外來保安電源、柴油發(fā)電機供電等，很少對機組調速器動態(tài)特性、監(jiān)控及保護功能完善等方面做出詳細、系統(tǒng)分析及采取優(yōu)化試驗。因此，很有必要對線路甩負荷機組過頻保廠用電進行深入研究。

3 機組自身保廠用可靠性研究

當上游入庫流量較小且不緊急情況時，電廠可采用啟動主廠房柴油發(fā)電機，通過隔離廠用變，切除多余負荷，給一臺機組輔機電源供電，機組零起升壓恢復廠用電及近區(qū)大壩供電運行。但主廠房柴油發(fā)電機一旦出現(xiàn)問題，短時間內很難恢復機組正常運行，由此會產生大量棄水損失電量，機組開機不及時還會面臨調度以及公司部門考核，對電廠聲譽影響也巨大。

當電廠送出線對側跳閘時一種更加直接的方法是通過機組自身穩(wěn)定運行保廠用。完善4臺機組調速器控制邏輯、優(yōu)化性能參數(shù)，改變導葉分段關機規(guī)律，使得機組調速器在線路甩負荷時，第一時間將導葉開度關至當前水頭下的空載開度，以控制機組最大轉速上升率，避免機組轉速過頻和低頻電氣事故停機或轉速波動導致?lián)p壞設備不穩(wěn)定運行。完善調速器小網控制模式，使得機組帶廠用負荷下，進入小網控制模式，保證機組頻率穩(wěn)定在50Hz左右，通過監(jiān)控系統(tǒng)上位機人工切機保留一臺機組穩(wěn)定運行。面臨的問題是送出線對側可能存在不穩(wěn)定的區(qū)域不穩(wěn)定負荷，以及機組相互之間的功率互搶現(xiàn)象，很難保證機組能夠正常保廠用電以及面臨廠用電質量不高等問題，而且對4臺機組都進行調速器性能研究試驗本身成本也偏高。

由于我廠為地調電廠，保護切機裝置沒有授權投入，為了機組自身保廠用電成功，可采取新增設線路甩負荷測頻裝置，3路電壓輸入模擬量分別為110kV母線5X14TV、Ⅰ段10.5kV母線3X14TV、Ⅱ段10.5kV母線3X24TV二次側電壓，當測頻裝置檢測到3路電壓輸入頻率任意2路頻率大于50.5Hz、且此2路頻率連續(xù)為3個轉速上升率大于設定值，且線路送出電流微小時（避免由于系統(tǒng)震蕩而誤動），測頻裝置輸出常開接點接入公用開關站LCU及機組LCU。

通過公用開關站LCU自動跳開兩臺主變高壓側斷路器進行內、外部隔離，避免區(qū)外負荷不穩(wěn)定影響機組的正常工況及線路對側突然來電對主變的沖擊。

v結合我廠近區(qū)大壩供電方式，通過機組LCU采取保10.5KVⅠ段母線正常帶電方式。只對1號、2號機組進行調速器性能研究，一旦測頻裝置檢測出線路對側跳閘我廠甩負荷時對不用參與的3號、4號機組進行自行電氣事故停機處理，當2號機組運行時1號機組也進行自行電氣事故停機處理，2號機組留著保廠用電。當2號機組備用，1號機組運行時1號機組留著保廠用電。當1號、2號機組都不運行時認為上游來水較少，放棄保廠用電措施，這樣會大大增加保廠用電成功概率。需要注意的是增加測頻裝置多了一個不穩(wěn)定因數(shù)，不排除誤動的可能性，且當線路對側出現(xiàn)跳閘甩負荷后公用開關站LCU自動跳開兩臺主變高壓側斷路器必須得到調度部門同意，而這兩個方面的問題可以通過提高設備的穩(wěn)定性和與調度部門溝通許可并備案易解決。

4 結論

（1）針對電廠接線結構，闡述了電廠全廠停電面臨的風險和及時恢復廠用電的重要性。

（2）針對機組外部電源3種方式給壩頂泄洪閘門供電存在的安全隱患和穩(wěn)定性進行了分析，恢復機組正常供電方式運行還需進行的一系列倒閘操作是機組外部電源恢復廠用電的共性問題。

（3）對機組自身保廠用可靠性進行了理論研究分析，采取4臺機組同時參與保廠用人工切機的方式理論可行，實際成功率受外界因素影響大，試驗投入成本較高。采用1號、2號機保廠用并增設測頻裝置方式判斷線路對側甩負荷，從而進行一系列監(jiān)控自動化選機和倒閘，提高了機組保廠用電穩(wěn)定性和可靠性，不穩(wěn)定因數(shù)和調度管轄開關動作授權容易控制。

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[4]劉永杰.水電廠倒換廠用電操作方法改進[J].新疆電力，2005（4）：67～68.

TV734

A

1004-7344（2016）35-0136-01

2016-11-28

李華喜（1981-），男，助理工程師，本科，主要從事水電自動化工作。