贾建中，罗海英

（九江新华水电开发有限公司下坊水电站，江西 九江332300）

1 概述

下坊水电站装有2台灯泡贯流式机组，电站通过单回110kV线路并入电网，当线路或电网发生故障停电时，电站会出现短时全厂失电情况。保安电源200kW的柴油发电机安装于坝顶配电室，其位置离中控室和400V厂用电配电室位置较远。由于没有设计自动启柴油机保厂用电流程，紧急失电情况下，需要手动进行保厂用电操作，操作最快时间需要10min，且操作比较复杂，容易误操作，对安全生产构成隐患。

2 厂用电

2.1 接线及运行方式

下坊水电站400V厂用电系统设计分为3段，电源分别取自6.3kVⅠ、Ⅱ段母线。设计正常运行方式为：1号厂变带厂用400VⅠ段运行，2号厂变带厂用400VⅡ段运行，坝区变带坝区400V Ⅲ段（1台坝变运行，1台坝变备用）运行，柴油发电机做为全厂保安电源。考虑到电站实际负荷及经济运行，电站将1、2号坝变备用，由2号厂变通过422、434开关向400V坝区Ⅲ段负荷供电。厂用电400VⅠ段与厂用电400VⅡ、Ⅲ段通过400开关互为暗备用，当400VⅠ段或Ⅱ段某一段母线失电时，备自投BZT动作跳开失电母线段厂变高、低压侧开关，合上联络开关400，起到保电目的。

具体接线及正常运行方式如图1所示。

图1 下坊水电站厂用电接线图

表1 厂用电系统主要设备参数

2.2 存在的问题

（1）倒闸操作复杂

在倒换厂用电操作过程中，需操作确认厂用电系统开关的位置（如：411、400、421、422、431、432、433、434等），由于接线复杂开关较多，且各开关不在同一配电室，致使操作人员不断地往返于各配电室，增加了工作量，加之事故处理紧急情况下，心情紧张在所难免，容易诱发误操作。

（2）有误操作的可能

厂、坝变低压侧开关型号：CW1-2000万能式开关如图2所示，图中C、D 按钮是自动化回路中的“合、分”闸按钮，A、B按钮是开关本体装置设置的机械“分、合”闸按钮。为防止400V坝区Ⅲ段形成环路运行，在431、432、433开关合闸回路中设置了电气闭锁，保证只能有一个开关处于合闸位置。手动倒换厂用电操作过程中，假设433开关在“合闸”位置，如果手动操作431或432开关的B按钮，就躲过了回路闭锁，使得431开关或432开关合闸，造成柴油发电机对变压器低压侧送电，形成很大的冲击电流，造成误操作。

图2

（3）有非同期隐患

400VⅡ、Ⅲ段联络开关434、422为抽屉式开关，没有位置信号辅助接点，故431、432、433开关与434、422开关之间没有电气闭锁。如果400VⅡ段通过422、434开关给坝区Ⅲ段供电，倒闸操作过程中，柴油发电机开启后误合433开关，即造成非同期合闸。

3 厂用电自动化改造

3.1 目标

实现厂用电倒换的程序化控制，通过监控系统完成自动启、停柴油发电机，自动完成厂用电开关分、合闸的倒厂用电操作，自动进行机组工况及厂变投运情况判断，程序一键实现中控室倒厂用电的所有操作，免除人为现场手动操作步骤。

3.2 分析及解决的问题

厂用电实现监控系统自动倒闸操作，在程序及自动化回路中需要解决以下几个问题：

（1）机组状态

灯泡贯流式机组辅助设备较多，机组在发电状态进行倒厂用电操作，会造成辅助设备的停运（如：机组润滑油泵、冷却水泵、发电机冷却风机等），影响机组运行安全。因此，在倒厂用电的程序中应判断1、2号机组发电机的运行状态，应尽量避免机组发电状态下倒换厂用电，程序执行时必须提醒运行人员是否继续进行操作。通过判断两台发电机出口开关610、620的分合闸位置可实现机组状态判断。

（2）开关控制

为保证操作的正确性，程序要判断厂用电系统各开关的位置，并按倒厂用电倒闸的先后顺序进行正确地设置，进行分、合闸操作。

（3）电气回路闭锁

厂用电400VⅡ段与坝区Ⅲ段因为没有电气闭锁，可能造成环网或非同期运行，因此在坝区Ⅲ段431、432、433开关回路中应加合闸的闭锁条件，考虑到434、422开关为抽屉式开关，没有辅助接点，无法通过开关判断位置。可以在400V坝区Ⅲ段母线上安装380V电压继电器，通过判断电压来闭锁431、432、433开关的合闸回路，如400V坝区Ⅲ段有电压，则431、432、433开关不能合闸。

（4）用电负荷

当机组在发电状态下因线路或电网故障造成机组事故停机全厂失电时，由于导叶关闭，调速器大量用油，调速器油压可能下降至备用泵启动值或更低。在恢复送电过程中，调速器3台油泵（2台45kW，1台5.5kW）会同时启动，形成很大的冲击电流，造成柴油发电机因电流过大停机，因此在柴油发电机保厂用电操作时应禁止调速器2台大油泵启动，通过调速器小油泵（5.5kW）逐步建立油压，柴油发电机运行正常后，可手动逐一解禁油泵。

（5）方式选择

柴油发电机带厂用电转为由厂变带厂用电时，由于1、2号厂变不一定全部具备投运条件，程序需要进行自动选择，第1种：1号厂变高压侧有电源，2号厂变高压侧无电源时，需要将厂用电倒为1号厂变带全厂厂用电的运行方式；第2种：1、2号厂变高压侧都有电源时，需要将厂用电倒为1、2号厂变分段带Ⅰ、Ⅱ段厂用电的运行方式；第3种：1号厂变高压侧无电源，2号厂变高压侧有电源时，需要将厂用电倒为2号厂变带全厂厂用电的运行方式；第4种：1、2号厂变高压侧均无电压，操作人员误执行程序时，程序需要退出，防止误停电。因此，厂用电恢复为厂变带厂用电时，程序执行初就要对6.3kVⅠ、Ⅱ段母线电压进行判断，确定厂用电的正确运行方式。

（6）程序

下坊水电站监控系统为开放分层分布式监控系统，由2个操作员站，1个工程师站，1个外部通信服务器和4个LCU组成。通过分析，倒厂用电程序所监控和判断的对象既包含发电机出口开关（机组LCU），6.3kV母线电压和厂用电Ⅰ、Ⅱ段开关（公用LCU），又包含坝区Ⅲ段开关（坝区LCU），因此倒厂用电程序应安装在电厂控制层。为确保程序的安全性，最后确定将主程序安装在工程师站，操作界面安装在操作员站，通过监控系统PGP中的API函数进行主程序与操作界面的联系及数据共享。

3.3 程序流程

（1）柴油发电机带厂用电负荷黑启动流程

全厂失电需要保电或计划用柴油发电机带厂用电时，启动该程序。

第1步：中控室启动“柴油发电机带厂用电负荷黑启动”程序。

第2步：程序执行后检查发电机出口开关的位置，判断1、2号发电机是否在发电态，当有1台或2台机组在发电时，程序提醒流程是否继续进行，如否则程序退出；如继续执行时，则点击按钮继续。

第3步：程序检查柴油发电机出口433开关是否在分位，判断柴油发电机是否在发电（防止误启动程序），如433开关在“合”位，表明柴油发电机已在发电态，则程序退出；如433开关在“分”位则流程继续往下执行。

第4步：程序启动柴油发电机，并监测柴油发电机电压大于 380V。同时跳开 431、432、421、400 开关，并禁止启动1、2号机组调速器1号、2号压油泵。当所有条件满足时则进行下一步。

第5步：程序合柴油发电机出口433开关，给坝区Ⅲ段和厂用电Ⅱ段供电（434、422开关在合位）。

第6步：程序判断厂用电400VⅡ电压大于380V后进行下一步。

第7步：程序分1号厂变低压侧411开关，当检测411开关在分位后，进行下一步操作。

第8步：程序合400VⅠ、Ⅱ段联络开关400。

第9步：程序检测厂用电400VⅠ段电压大于380V时，则柴油发电机带厂用电负荷黑启动程序结束。

（2）柴油发电机带厂用电转为厂变带厂用电流程

当6.3kV系统恢复供电，需要将柴油发电机停机用厂变带厂用电时，中控室需要进行以下操作：

第1步：中控室启动“柴油发电机带厂用电转正常厂用电”程序。

第2步：程序启动后，程序检测6.3kVⅠ、Ⅱ段电压情况共4种（①6.3kVⅠ、Ⅱ段母线有压；②6.3kVⅠ段母线有压、Ⅱ段母线无压；③6.3kVⅠ段母线无压、Ⅱ段母线有压；④6.3kVⅠ、Ⅱ段母线无压）。程序按照检测到的结果依照设定的倒厂用电步骤自动进行分合闸操作。

第3步：程序停柴油发电机。

第4步：程序解禁1、2机调速器1、2号压油泵。

第5步：程序退出。

4 结语

下坊水电站厂用电自动化改造运用1年多以来，实践证明其性能、安全、功能等方面都达到了设计目标，柴油发电机手动启动带厂用电操作需要10min，现只需要3min时间，实现了快速启动柴油发电机带厂用电，很好地解决了线路事故时保厂用电操作的难题，也解决了线路恢复送电时，需要人为操作保厂用电的复杂性，保证了全厂机电设备的正常运行，并提高了电厂的安全水平。