红花水电站10kv母线段备自投设计

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1、红花水电站10kV母线段备自投设计刘丽芳殷丽（中水珠江规划勘测设计公司广东广州510610）摘要：经过全面分析运行方式，总结逻辑关系，采用软件编程和硬件闭锁的方法，较好地完成了红花电站厂用10kV母线段的备用电源自动投入设计。实际运行证明，这样的设计思路和方法切实可行，能够达到备用电源自动投入的设计目的。关键词：备用电源自动投入运行方式厂用电中图分类号：TV371概述红花水电站位于广西柳江下游，装设有六台单机容量为38MW的灯泡贯流式水轮发电机组，每两台机组组成二机一变扩大单元接线，共三个扩大单元。为限制厂用10kV母线上的短路电流，在各发电机扩大单元的10kV电源引出端，设置一台10/10k

2、V隔离变压器。发电机电压母线经隔离变压器引接到厂用10kV母线，供电给厂用及船闸、泄水闸等负荷。同时，引入10kV外来电源作为后备。电气主接线为图1所示。图1红花电站10kV母线段电气主接线厂用电及船闸、泄水闸等负荷是电站的重要负荷，其供电可靠性关系到电站的正常运行，一旦厂用电供电系统失电，将给电站造成严重损失。为了提高厂用电系统供电的可靠性，必须要为其设置备用电源。同时，为了不造成运行的复杂化，并加快反应速度，根据《水力发电厂厂用电设计规程DLT5164-2002》，需要采用备用电源自动投入装置来保证厂用电的不间断供电。厂用电的备自投有标准方式和非标准方式之分。最常见的标准方式为单母线分段，

3、两条进线互为备用的接线方式。5而红花电站的厂用10kV母线段的备自投是非标准的。如图1所示，厂用10kV母线分为三段，共四条进线，分别来自隔离变压器1TGA、2TGA、3TGA和10kV外来电源。各段母线之间设有母联断路器。可见，备自投涉及到的断路器有四个进线断路器和两个母联断路器，所以设计十分复杂。经过仔细分析可能的运行方式，总结断路器分合闸状态的相互联系，得出逻辑关系图，利用软件编程实现复杂的操作流程，并辅以相应的硬件闭锁，最终达到了备自投设计灵活可靠的目的。2备自投设计为了提高厂用电的可靠性，且不会造成接线的复杂化，必须装设备用电源自投入装置，使三段母线互为备用。2.1运行方式分析为了保

4、证厂用电的不间断供电，必须保证10kV母线段三段母线均带电。通常情况下，这三段母线是由机端母线通过隔离变压器供电，即由红花电站的机组自身供电。红花电站共有6台机组，开机台数和开机顺序受到多种因素的影响，通常会随着季节的变化而变化，并需要根据水量和负荷状况进行调整。因此，开机状况的各种组合较多，运行方式繁多。当任一台机组开机时，其机端所联的隔离变压器将会带电并向所在的10kV母线段供电。那么，根据10kV的三段母线的进线是否带电，可以归纳出六种运行状态，即：(1)仅母线I段进线有电；(2)仅母线II段进线有电；(3)仅母线III段进线有电；(4)仅母线I段和II段进线有电；(5)仅母线I段和II

5、I段进线有电；(6)仅母线II段和III段进线有电。为了维护隔离变压器，且由于母联断路器的存在保证了三段母线能够不间断送电，运行时最多只投入两台隔离变压器同时运行就能够满足厂用电的用电要求，因此没有三段母线的进线同时带电的运行状态。考虑到在特殊情况下厂用电需要从外来电源取电，又有三种运行状态，即：(1)仅母线III段的外来电源进线有电；(2)仅母线III段的外来电源进线和母线II段进线有电；(3)仅母线III段的外来电源进线和母线I段进线有电。综上所述，一共有九种运行状态。显而易见，上述的每一种运行状态对应着10kV母线段的一种运行方式。根据前文所总结的运行方式，在保证厂用10kV三段母线均能

6、不间断带电的情况下，我们可以得到断路器Q1~Q6在各种运行方式下的逻辑关系，如表1所示，其中数字“1”代表断路器处于合闸状态，数字“0”代表断路器处于断开状态。5表1断路器Q1~Q6开合闸逻辑关系表结合图1，我们可以看出，上表中第①种情况就对应“仅母线I段和III段进线有电”的运行方式，此时Q1、Q3和Q5处于合闸状态，其余断路器均处于断开状态。母线II段通过母联断路器Q5由母线III段供电，从而保证10kV母线段三段母线均带电。依此类推可以得到第②～⑨运行方式。2.2软件实现和硬件闭锁2.2.1软件流程图实际中，为了保证三段母线不间断带电，在不同的运行条件下，10kV母线段将有不同的运行方式

7、。为了实现各种运行方式之间的自动切换，我们把这种切换过程编制成软件程序，利用备自投的可编程逻辑模块来实现。现在，新型的备自投装置的输入输出口很多，配备了高性能的单片机可编程逻辑模块，能够根据特殊工程的要求而设计特殊的备自投方式。因而，我们可以由软件编程实现上述的各种切换过程。当10kV母线段有且仅有一段母线的进线有电时，例如只有母线I段的进线有电（即仅5#、6#机组单机发电，或5#和6#机组同时发