略说电站用电的设备设计

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1、略说电站用电的设备设计略说电站用电的设备设计1.常用备投方案国内现有的备投型式大致可分为三种：传统继电器型式，虽价格便宜，但备投装置体积大，开关动作慢，接线复杂，触电易损坏，灵活性较差，现今已经很少使用；微机型备投装置，其特点是有完善的故障逻辑判别和可靠的故障响应，维护方便；仅适用于内部逻辑预置的模式，用于典型厂用电接线；可编程控制器控制（PLC）备投装置，PLC 备投装置具有通用性强，灵活性好，接线简单，易扩展，可靠性高，抗干扰能力强，定时准确等优点。本站三段母线及自用厂用电四段母线备投均采用 PLC 备投装置。但此方案中，PLC 装置本身不具有继电保护功能，需要另配母线、进线及母联的微机保

2、护装置。概述厂用电分三段母线供电，分别定义为为 I、II、III 段，两两之间设有母联断路器，进线共四条。参与备投控制的断路器有 21QF，22QF，61QF，413QF，432QF，412QF。6QF为常闭状态，不参加备投操作。PLC 可根据母线及断路器输入的不同的状态，通过内部程序的逻辑判断，发出执行命令，动作相关断路器，实现厂用电的备投功能。其内部程序可根据不同工况进行修改。备投动作分析动作原则 a.正常情况下 I，II 段母线互为备投，PLC判断 I，II 段母线任一段有电情况下，不启动 III 段备投；只有判断 I,II 段母线均失电，才 b.为了简化在“母线检修”情况下的程序并保证

3、运行安全，三个联络开关均设允许/禁止合闸限制位（置“1”为允许合闸；置“0”为禁止合闸） ；三段母线各设检修状态位（置“1”为检修状态） 。限制位及状态位信号均输入 PLC。c.此动作原则并非通用原则，而是根据电站的运行特点，为了更方便、安全的完成供电任务而制定，仅适用于本电站高压厂用电的设计，必要时可进行修改。几种工况的动作说明工况 1、I 段（或 II 段）母线失电，另两条母线正常运行 a.当 PLC 检测出 I 段（或II 段）母线失压无流，且 II 段（或 I 段）母线有压时，根据（1）项中原则 a，PLC 发出命令分 I 段（或 II 段）母线进线断路器 21QF（或 22QF） ，

4、合 I，II 段母联断路器412QF；b.在 a 过程中，如故障范围扩大，PLC 检测 I，II段均失压无流且 III 段母线有压时，PLC 发出命令分两段进线断路器 21QF 和 22QF 及 I，II 段母联断路器 412QF，合I，III 段母联断路器 413QF 和 II，III 段母联断路器432QF。工况 2、I，II 段母线同时失电，III 段母线正常运行 a.当 PLC 检测 I 段和 II 段母线同时失压无流，且 III 段母线有压，PLC 发令分进线断路器 21QF，22QF，分 I，II段母联断路器 412QF，合 I，III 段母联断路器 413QF 和II，III 段

5、母联断路器 432QF。b.在 a 过程中，如故障范围扩大，PLC 检测 I，II，III 段母线均失压无流时，进入“黑启动”准备状态，同时通过通讯接口向厂用电 PLC 发出进入黑启动状态指令。PLC 发出指令分21QF，22QF，412QF，413QF，432QF；并发出指令跳开母线上部分负荷回路（即甩负荷，保留重要负荷回路以保证电厂内安全，如渗漏排水泵。具体跳开哪些回路可在 PLC 逻辑中设定） ，并要求有跳闸反馈信号送回至 PLC，负荷跳闸完成信号作为启动柴油发电机的一个条件待用。工况3、I，II，III 段母线同时失电 PLC 检测 I、II、III 段母线同时失压无流时，PLC 直接

6、进入黑启动准备状态，PLC 操作过程与 b 状态相同。工况 4、I 段（或 II 段）母线检修，另两条母线正常运行根据（1）项中原则 c，I 段（或 II 段）母线检修态置“1” ，I，II 和 I，III 母联开关 412QF 和432QF 合闸允许位置“0” ，即禁止合闸。如此时 II 段（或I 段）母线发生失电，PLC 发出合 II，III 段母联断路器432QF。工况 5、III 段检修，I，II 段母线正常运行根据（1）项中原则 c，III 段母线检修态置“1” ，I，III 和II，III 母联开关合闸允许位置“0” ，即禁止合闸。如此时I 段（或 II 段）母线发生失电，合 I，

7、II 段母联断路器412QF。以上几种工况是电站运行中较为常见的工况，其他未列出工况出现几率较小，这里不予论证。厂用电备投设计简析概述自用电备投（公用电备投）操作均采用 PLC 控制，自用厂用电用于 4 台发电电动机组及其辅助设备的电源供给，公用厂用电用于全厂公用设备的电源供给。自用电和公用电电源均由厂用电母线，经低压厂用变供电，各分为四条母线，分别定义为为 I、II、III、IV 段，相邻两段母线之间配置母线断路器。备投动作分析动作原则 a.每段母线只考虑带另外一段母线运行，不考虑带两段及以上母线运行；，II 段母线之间及 III，IV段母线之间为两组优先备投关系母线，例如在 II 段和 I

8、V同时失电，而 I 段母线有电情况下，I 段母线要首先向 II段母线备投，而不向 IV 段母线备投；优先母线的分组是根据电源来源划分的，I，II 段母线电源来自不同的母线段，因此设定为优先关系。c.由图 2 可知每段母线均有两个与之互为备用的母线，在其中一条母线向其备投过程中，如出现母联断路器合闸后又马上跳开的情况，说明失电母线上有尚未解决的故障点，此时不启动另一条母线再向失电母线备投。d.在母线检修情况下，四个联络开关各设允许/禁止合闸限制位（置“1”为允许投入，置“0”为禁止投入） ；四段母线各设检修状态位（置“1”为检修状态） ，限制位及状态位信号均输入 PLC。e.两段及两段以上母线检

9、修，不在考虑工况范围内。几种工况的动作说明工况 1、任一段母线失电，其他三段母线正常运行 a.根据项中备投原则b，任一段母线失电，按其优先备投关系母线对其进行备投，即当 PLC 检测 I 段（或 II 段）失压无流，II 段（I 段）母线有压，则分进线断路器 41QA（或 42QA） ，合母线断路器412QA；III 段、IV 段任一段失压无流，动作过程与之相同。b.在 a 过程中，如事故范围扩大，发生第二段母线失电，则按照工况 2 的任二段母线失电动作。工况任二段母线失电，其他两段母线正常运行 a.当 I，II 段母线之一和III，IV 段母线之一同时发生失电，且另外两条母线有电，则备投过程

10、同工况 1；b.当 I，II 段同时发生失电，且检测III，IV 段有电，此时不能遵守优先级原则进行备投，则PLC 发出命令分进线断路器 41QA，42QA，段母联断路器412QA；合 II，III 段母联断路器 423QA 和 I，IV 段母联断路器 414QA；III，IV 段同时发生失电与之相似。这种不按照优先级的运行方式，还会发生在母线检修，实验时人为手动操作，或优先关系母联断路器故障等情况中。c。在以上过程中，如果事故范围扩大，发生第三段母线失电，则按照工况 3 中描述的任三段母线失电动作。工况 3、任三段母线失电，另外一根母线正常运行 a.根据项中备投原则a，任三段母线失电，带电母

11、线只向具有优先备投关系的母线进行备投，而不考虑向第三条母线进行备投。b.需要特殊说明的是，当三段母线失电的原始状态为两组非优先级备投投入时，根据备投原则 3，没有故障的母线仍然保持原状态向非优先关系母线供电。例如：在 I 段母线向 IV 母线备投，II 段母线向 III 段母线备投时，I 段母线发生失电，此时 II 段仍然向 III 段母线供电，而不执行优先级原则去备投 I 段母线。c.在情况三过程中，如事故范围扩大，发第四段母线失电，则启动黑启动程序。工况 4、四段母线失电当备投 PLC 装置检测到四段母线均失压无流时，并收到备投 PLC 装置发出的黑启动指令信号后，启动黑启动程序，PLC

12、发出指令跳开母线上部分负荷回路（甩负荷，负荷回路可设定）并要求有跳闸反馈信号送回 PLC，负荷跳闸完成信号作为启动柴油发电机的另一个条件待用。工况 5、任一段母线检修，另外三段母线正常运行根据项中备投原则 d，检修段母线检修态置“1” ，与其连接的母联开关合闸允许位置“0” ，即闭锁合闸。当发生其他母线失电情况，按照以上工况情况动作。以上几种工况是厂用电系统运行中较为常见的工况，其他未列出工况出现几率较小，这里不予论证。3.黑启动黑启动概念整个电站由于系统故障造成机组停运并全厂厂用电消失后，处于全“黑”状态，不依赖其他电源帮助，通过柴油发电机，给发电机启动辅助设备提供交流电源，同时利用电厂直流

13、蓄电池系统提供的直流电源，共同带动无自启动能力的发电机组，使发电机组向厂用电供电，逐渐扩大厂用电恢复范围，最终实现整个电站电力的恢复。另外，全厂的公用设备的运行，如渗漏泵等，也需要及时的恢复电源，以保证厂房的安全。因此黑启动功能不仅电网发展的需要，还是电站在全厂失电情况下安全生产自救的必要措施。黑启动投入如前面所述，当备投 PLC 收到甩负荷完成信号、自用电及公用电甩负荷完成信号之后，PLC 发出启动柴油发电机命令，合 61QF，待柴油发电机怠速启动至额定频率后，PLC检测到 III 段母线电流电压正常，合母联断路器413QF，432QF，逐次恢复各级厂用电。总结综上所述，使用 PLC 备投装置对于像抽水蓄能电站这样厂用电复杂的大型电站极其适用。利用软件的可编程，最大限度的满足了千变万化的现场要求；使用灵活方便，且接线简单，大大节省了资源，使成本降低；并易于安装和维护。值得在大中型水电站厂用电系统中全面推广。