分析水电站厂用电分支回路操作及保护设备配置方案浅析

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1、2013年第32卷第2期·DWRHE水利水电工程设计·31·水电站厂用电分支回路操作及保护设备配置方案浅析刘洪启边蕴芳摘要水电站厂用变压器分支回路由于短路电流较大，常常难以选择合适的操作及保护设备。对各种配置方案进行了分析、研究，并结合工程实例，重点介绍了高压限流组合保护装置的设计及应用，可为类似工程提供有益的借鉴作用。关键词水电站厂用电分支回路操作及保护设备限流熔断器中图分类号TV734．3文献标识码B文章编号1007—6980(2013)02—0031—03后．随着离相封闭母线在一些大中型水电站发电1问题的提出机主引出线回路

2、中的普遍采用。使发电机回路发水电站厂用电系统最显著的特点就是厂用电生相间短路的故障几率几乎降至为零，也使厂用源通常从发电机出口取得。对于直接接在大中型电分支不再装设保护电器成为可能，因此，一些发电机机端的厂用电分支回路。由于短路电流较已投产的水电站，设计上在厂用电分支上仅装设大．长期以来一直难以选择合适的操作与保护设了负荷开关，较好地解决了厂用电分支无操作电备。在以往的工程设计中，厂用电分支回路通常器的弊端。但在当时建成的水电站中，负荷开关可采取以下几种操作及保护设备配置方案：与厂用变压器往往分开布置，造成占地面积增大．(1)装

3、设断路器：负荷开关与变压器之问的故障几率也增大。随着(2)不装设任何设备；干式变压器、中压S开关以及真空开关在水电站(3)装设限流电抗器和断路器：的成熟应用，在厂用电分支回路装设负荷开关并(4)装设负荷开关或采用负荷开关与变压器与厂变分开布置的方案，逐渐发展成为负荷开关组合柜；与厂用变压器组合柜的配置方案，由此使设备布(5)装设限流熔断器和真空断路器。置更紧凑、可靠性更高。第5种方案无疑是一种由于受到断路器开断电流的限制，第1种方较优的组合方式。近年来随着高压技术的不断发案通常只适用于小机组。对于大、中型机组，厂展．国内一些制造

4、厂家开发出了用于水电机组厂用分支回路如装设断路器则需采用具有高分断能力用分支回路的限流熔断器(FU)和真空断路器的组的专用发电机出口断路器(GCB)。事实上由于GCB合保护方案。在该方案中Fu作为保护元件，当厂造价高昂，至今为止国内几乎没有大型水电机组变高压侧发生短路故障时可以快速熔断；真空断采用过这种配置方案。第2种方案是一种可行的路器作为操作元件，起到负荷开关的作用。由于方案，已有不少电站采用，尤其在火电厂应用很该种组合方案具有明显的技术与经济优势，目前普遍，但在水电站应用相对不多。其主要缺陷是在国内大、中型水电站工程中得到

5、越来越广泛的把厂用变压器纳入了发电机变压器组的差动保护应用。范围内，即当厂用电分支短路时．将导致机组一下面结合工程实例，对第4种方案及第5种起退出，扩大了故障范围。第3种方案通过电抗方案的设计与应用分别加以介绍。器限流．解决了小容量断路器无法断开较大的短2负荷开关与变压器组合柜设计路电流问题，但增加了一组限流电抗器，不但增加了占地面积，也常常造成布置上的困难，同时2．1设备选用增大了设备的故障几率及正常运行时的电能损耗。某大型水电站共装机6台。单机容量为180第4种方案有2种配置方式：自20世纪8O年代MW，发电机出口电压为l5

6、．75kV，采用“一机一·32·水利水电212程设计DWRHE·2013年第32卷第2期变”单元接线，机压母线采用离相封闭母线．在3高压限流组合保护装置设计该工程厂用分支回路设备选型中．提出了将负荷开关柜与厂用变压器组合在一起的组合柜方案。3．1一次系统图本组合柜的研制是与大中型机组的离相封闭母线某梯级电站共装机8台，单机容量为31MW．配套用，故其采用单相型式。开关采用24kV系发电机出口电压为10．5kV，采用“两机一变”扩列三相SF6断路器，并对此加以改造，改为单极产大单元接线，机压母线采用共箱封闭母线．经4品，操作机构采

7、用电气联动，对相问同期性按照台75MVA主变接入0．22～l10kV联合变电站．图相关国标提出要求，最终出厂实测值不大于2ms，1为一次系统接线图．虚线框内为高压限流熔断器小于国标值5ms的要求。厂用变压器采用环氧浇组合保护装置FUR，它主要是由限流熔断器FU和注单相干式变压器。高能换流器RV组成。2．2组合柜结构设计3．2短路电流计算整个组合柜为单相结构，分为负荷开关柜与厂用变压器两部分，两者拼装成一个整体。负荷根据系统提供的设计水平年阻抗值．经短路开关柜利用金属铠装式高压开关柜改装，设备按电流计算，在图l中：当厂用分支高压侧

8、d处发照高压开关柜的制造标准制造。负荷开关柜又分生三相短路故障时，由发电机及系统侧提供的三为手车开关室、继电器仪表室和母线室，柜体顶相短路电流有效值总计为lo=49．07kA。部装有过压阀门，以释放内部故障所产生的压力3．3FUR的原理气体。厂用变压器则采用铝合