盘庆波　张鹏

摘要：为了使贵港航运枢纽工程二线船闸10 kV供配电系统能够安全稳定运行，文章从运行和整定工作出发，分析了设计方案、运行方式和继电保护整定原则三者之间的协同关系，并根据工程建设的特点制定出一套较为可行的运行方案和整定方案。

关键词：贵港航运枢纽;运行;整定

中图分类号：U641.7

0 引言

电力设备的安全稳定运行关系到人身和设备安全，也关系到企业的经济效益，在工程建设的过程中需统筹考虑、全面分析、统一策划，最终选用最优方案。其中，设计方案、运行方式和继电保护整定这三个方面紧密关联，相互协同[1-4]。

在制定设计方案时，需要充分考虑设备的運行安全和操作便利，能够通过设计方案制定出明确的运行原则和整定原则。运行单位能根据设计单位推荐的运行原则制定更符合企业实际要求和电力设备实际状况的最优运行方案，然后再根据设计方案和运行方式进行继电保护整定，最终得到最优的设备运行和整定方案，最大可能地保障电力设备的安全稳定运行。

本文以贵港航运枢纽工程二线船闸10 kV供配电系统的运行和整定工作为例，通过介绍设计方案、运行方式和继电保护整定原则，分析了三者之间的协同关系，根据工程建设的特点制定出一套较为可行的运行方案和整定方案。

1 概述

西江航运干线贵港航运枢纽是西江航运干线南宁至梧州段四个渠化梯级的第二个梯级，位于郁江中段贵港市区上游约6.5 km处的郁江蓑衣滩河段。西江航运干线贵港航运枢纽二线船闸工程布置在一线船闸右侧，建设规模为3 000 吨级，按Ⅰ级船闸设计。贵港航运枢纽电厂采用4 台灯泡贯流式发电机，总装机容量为120 MW，多年平均发电量为6.11亿kW·h。

贵港二线船闸新建配电房供电电源引自贵港航运枢纽电厂10 kV厂用Ⅰ段、Ⅱ段母线，共两回路，新增1座箱式变电站，包括2台1 000 kVA的10 kV隔离变压器，互为备用关系;两台隔离变压器分别供1路10 kV电源给一线船闸和二线船闸，其中二线船闸的10 kV采用单母线分段接线，通过10 kV/400 V降压变压器后给各负荷供电。贵港二线船闸的供电系统主接线图如图1所示。

2 特点分析

2.1 供配电接线复杂

贵港航运枢纽在新建二线船闸后，将从电厂侧重新敷设供电电缆，具备单回路供双线船闸运行的能力。为了有效隔离故障，增加了两台隔离变压器，每台隔离变压器的两回出线分别送到一线、二线船闸10 kV的分段母线。开关数量从原来只有一线船闸时的5个10 kV开关增加到一线、二线船闸共有23个10 kV开关，其中二线船闸的开关数量为16个。

2.2 运行方式复杂性增加

贵港航运枢纽电厂对10 kV Ⅰ段和Ⅱ段母线的运行方式和工况转换有着严格的规定，要避免出现环网运行，保证电厂10 kV系统的运行安全。贵港航运枢纽二线船闸供配电系统改造后，船闸侧增加了箱式变电站母线、二线船闸母线，以及相应的开关设备，这增大了防误操作的难度和运行方式转换时的操作复杂性。

2.3 供电和用电安全性要求高

在电厂侧，要求能够有效隔离故障，同时避免运行方式转换造成的10 kV环网运行，确保电厂用电安全，机组不能因此出现非计划停机。

贵港航运枢纽要求能给一线、二线船闸可靠的供电，运行方式要简单， 在简化操作的同时要尽量保持双电源供电的优点。10 kV供电线路保护要能有效地切除故障部分，且不影响其他正常线路的运行。船闸电气设备的继电保护既能正确动作，又能有效配合，保证船闸供电系统的正常运行，保证西江黄金水道畅通。

2.4 其他需要考虑的因素

贵港航运枢纽电厂和船闸均采用“无人值班”（少人值守）的运行管理模式，船闸还实现了西江流域的联合调度，经过贵港船闸的船只报到、调度、排档、控制都由广西西江船闸联合调度中心负责，贵港船闸当地保留少量的巡检和维护人员。10 kV供配电系统运行要充分考虑和适应贵港航运枢纽电厂和船闸的运行管理模式。

3 运行要求和运行方案

3.1 运行要求

当船闸设备发生故障时，要能够有效隔离故障，防止越级跳闸，确保电厂侧安全运行。电厂10 kVⅠ段918开关、10 kVⅡ段922开关向贵港船闸供电时采用不同时供电方式，只允许单路供电。这样，要保持船闸隔离箱式变电站及其他设备良好的状态，随时可以转换运行，同时要简化船闸侧供电方式转换的运行操作，降低误操作风险，提高工作效率。

3.2 运行方案

针对船闸运行间歇性用电的特点，贵港船闸1#、2#隔离箱式变电站采取单母线分段并列运行方式，联络开关“联1”处于合闸位置，两个隔离变都带电运行，既增加了船闸供电的可靠性，又避免了出现长时间停运致设备受潮影响绝缘的问题。

贵港一线、二线船闸10 kV采用分段运行方式，即一线船闸10 kVⅠ段、Ⅱ段联络开关“联3”正常时处于跳闸位;二线船闸10 kVⅠ段、Ⅱ段联络开关“联2”正常时处于跳闸位。DY11和DY12隔离变压器低压侧不形成环网，避免产生由于制造工艺形成的环流、电压差，也不用考虑负载分配。当10 kV某段电源故障时，才考虑投入联络开关。

贵港一线船闸400 V系统采用分段运行方式，二线船闸400 VⅠ段主用、Ⅱ段备用。

4 继电保护整定原则

4.1 充分考虑设计方案

贵港航运枢纽工程二线船闸DY11和DY12隔离变压器采用互为备用的设计方案，其中任何一台隔离变压器均能带一线、二线船闸的全部负荷，当两台变压器同时运行时，最大负荷也不会超过单台变压器的容量。这一设计原则为隔离变供电端的“进1”“进2”、918、922等开关的整定提供了额定电流的上限。

二线船闸两台500 kVA低压降压变压器在设计上也是互为备用关系，任何一台厂变均能带二线船闸内全部负荷，当两台降压变压器同时运行时最大负荷也不会超过单台变压器的容量。这一设计原则为厂变高压侧的“进5”“进6”“出3”“出5”开关的整定提供额定电流的上限。

上述对设计方案的考虑，确保了相关设备的过电流保护和过负荷保护的灵敏度。

4.2 短路点的设置

从图1所示的主接线可以看出，二线船闸的主接线设计复杂，各级切换和工況转换较多，总体来看阻抗较大的元件设备主要为变压器，所以短路点设置在降压变压器400 V侧和隔离变压器副边侧。

电厂到船闸的供电电缆长度为1 500 m，距离不长，相对于变压器而言，其阻抗可以忽略不计，故不在线路末端设置短路点，根据尽量简化运行的原则，10 kV电厂馈线线路保护可以根据隔离变压器保护整定结果进行整定。

其余设备也都主要通过各类导体连接，阻抗均可以忽略不计。短路点设置如图2所示。

4.3 级差配合的优化

贵港航运枢纽工程二线船闸主接线设计复杂，分级供电较多，如降压变压器与400 V电动机保护存在级差配合;“联2”开关与低压厂变压器存在级差配合;“进5”开关与低压厂变压器+“联2”开关存在级差配合;“进3”开关与“出3”+“出4”开关存在级差配合;“进1”开关与“联1”+“出1”开关存在级差配合等。

为了保证供电系统运行的可靠性，保证继电保护的选择性，上述级差配合都要考虑。但是，每一级级差配合都将带来保护动作时限延长，最终延伸到918和922的保护时限将较长。根据贵港航运枢纽电厂和船闸运行部门制定的运行原则和运行方案，为了避免918和922不及时跳开而影响电厂厂内系统保护的选择性，918和922还要与发电机和主变压器保护的动作时限进行配合。因此，在二线船闸各部位的保护配合级差尽可能地缩小，在没有选择性要求的位置不考虑级差配合，如“出3”开关和“进5”开关，“出5”与“进6”开关，“联1”开关与“出1”“出2”开关等。这些开关之间可以等同于同一个开关，可以同时跳闸，且同时跳闸也不存在切除范围的扩大。另外，“出1”开关和“进3”开关位于隔离变压器两侧，只要其中一个跳闸，隔离变压器都将无法供电，所以隔离变压器两侧开关之间也不考虑时限的级差配合。

918和922开关供电电缆长度为1 500 m，阻抗不大，不再单独按线路保护计算，而是分别与“进1”开关、“进2”开关进行配合计算，跳闸时限与“进1”开关、“进2”开关一致，缩小跳闸时限的时差。

通过级差配合的优化，918和922两个开关的过电流保护动作时间整定为1.2 s，这个时限还能够与厂内其他系统的保护时限相配合，最终兼顾了电厂和船闸的设备运行和保护配合。

5 运行

贵港航运枢纽工程二线船闸电气设备在进行运行方式梳理和继电保护整定计算后，于2020-11-15投运。投运后保护装置一直正常运行，线路和设备运行正常，运行方式转换正常，保护装置均无异常告警，也未发生误动和拒动情况，整套配电系统的正常运行有力地保障了贵港二线船闸过闸的安全、可靠。

6 结语

经过对设计方案的分析研究，贵港航运枢纽工程二线船闸的运行原则和运行方式综合考虑了电厂和船闸运行部门的实际要求，继电保护整定计算结合设计方案和运行方式进行了综合考虑，在设计、运行和整定各环节中找到了平衡点，最终形成了一套适用于本项目的设备运行和保护整定方案，保证了供电的稳定性和可靠性，也为类似项目提供了一定的参考借鉴作用。

参考文献

[1]GB/T 14285-2006，继电保护和安全自动装置技术规程[S].

[2]NB/T 35010-2013，水力发电厂继电保护设计规范[S].

[3]DL/T 584-2007，3 kV～110 kV电网继电保护装置运行整定规程[S].

[4]SL455-2010，水利水电工程继电保护设计规范[S].

作者简介：

盘庆波（1979—），工程师，主要从事水电等清洁能源运营管理工作;

张 鹏（1983—），高级工程师，主要从事工程建设管理工作。