朱鸿儒
中国能源建设集团广西电力设计研究院 广西南宁市 530000
【摘要】 介绍了老挝南涧水电厂的厂用电系统，备自投装置的设计重点难点，厂用电二次方案的选择，柴油发电机启动方案，解决了国外电站厂内供配电系统的各种设计要点。
【关键词厂用电系统；柴油发电机；备用电源自动投入；老挝南涧水电站
1.电站概述
老挝南涧水电站坐落在老挝中部的Xieng Khouang高原，工程范围在南涧河的流域上游，引水坝高程900m～1300m，往南至厂房高差渐降为500m～450m。南涧水电站厂房建设在南涧河左岸，电站的水位高差计620m。南涧水电站为引水式电站，采用冲击式机组，电力主要在Xieng Khouang省消纳。南涧水电站生产的电能输送到拟建的Thavieng变电站，然后进入国家230kV的国家电网。
1.1厂用电系统接线形式
本工程厂用供电范围分两处，主要包括厂房供电和坝区供电。
厂用电的电源由2台发电机机端汇流母线分别引接，电源由两台发电机机端供给或系统通过主变压器倒送电，同时保留施工电源（地方电网22kV电源）作为备用，保证电站全部机组停运及外来电源断电时，仍能维持厂内的重要负荷，另外备用电源通过设1台柴油发电机保障。厂内设置一段22kV母线及两段400V母线，400V母线的主用电源由机端引接，地方电网22kV电源接至22kV母线，再经降压变接至400V I母，同时厂用电源也可通过该变压器升压至22kV后为坝区供电，柴油发电机则接至400V II母，I、II段母线用联络断路器连接。
坝区用电电源取自厂用22kV母线，经22kV架空线路引接至各用电点再降压至400V向负荷供电，同时为了保证可靠性，坝区的各用电点均设后备电源，共配置蝶阀室、北坝区及进水口3台柴油发电机。
厂用电接线图如下：
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1.2厂用电运行方式
本工程厂用电系统的运行工况有如下四种：
①正常供电情况下，400V I段母线由1#厂用变压器经QA401供电，I段母线通过备用厂用变压器升压后给22kV系统供电。400V II段母线由2#厂用变压器经QA402供电。
②400V I母工作厂用变压器失电时，优先闭合断路器QA412由II段母线供电。此时II段母线仍保持原工况，由2#厂用变经QA402供电。
③1#和2#两台厂用变压器都失电时，I段母线切换到备用厂用变压器由地方电网经QA403供电，II段母线由I段母线通过QA412馈线正常供电。若I段母线备用厂用变压器也失电时，两段母线同时失压，柴油发电机自行启动，此时II段母线的电源由柴油机提供，从而保障重要负荷的运行。
④1#厂用变压器恢复运行时，400V I母重新带电，此时闭合断路器QA412，II段母线电源由I段母线提供，柴油发电机自动切除。
2.厂用电备自投方案设计
①备用电源自动投入装置的配置：
400V分为2段母线，采用母联连接。其中I母2回进线，1回接备用厂用变压器，1回接1#发电机机端。正常情况下，22kV母线电源由I母经备用厂变提供。 II母2回进线，1回接2#发电机机端，1回接柴油发电机。常规工况下，I、II段母线并列，均由主电源供电。
为确保可靠性，22kV 厂变进线柜设置一套进线备自投装置，用以实现400V I母的2回进线之间备投。400V分段断路器柜设置一套备自投装置，用以实现400V I、II段母线之间的备投。
②备自投装置投入的状态要求：
任何工况下在主用电源掉电后，再启用备用电源；除有闭锁信号外，母线失电时，备自投装置应及时响应；自动投入装置只允许动作一次。
分段断路器自动投入装置应适用于每段母线有两回电源进线，并且同时能与I、II段母线进线断路器自动投入装置配合工作，当各母线失电时，分段备自投应及时响应。
③备用电源自动投入设计：
400V I、II段母线分段备自投：在母联QA412断开的工况下，若 I、II段母线一段带电另一段失电，则分段备自投动作，跳开失电母线的2回断路器，合上QA412；
400V I段母线进线电源备自投：当400V I母失电或22kV母线失电，如果22kV外部电源有压，进线备自投跳开1#厂变及2#厂变的低压侧的QA401、QA402，合上22kV外部进线QA404。400V I母失压时，进线备自投与分段备自投通过时限设置，第一时限作用于分段，第二时限作用于进线。
400V II段母线进线电源备自投：当400V I、II段母线均失电，则备自投发命令启动柴油机，跳开2#厂变的低压QA402和I、II段母线分段QA412，连接柴油机进线。400V II母失电时，分段备自投、I母进线备自投通过时限设置，第一时限作用于分段，第二时限作用于I母进线。
3. 柴油发电机的自动投退设计
本工程运行时可能会频繁启动柴油发电机，要达到切换自动厂用电电源的设计理念、并实现自动启停，柴油机的设计尤为重要。
当母线工作电源失电时，柴油机接收到母联断路器发来的硬接线自启命令后，柴油机能自行启动，电送到切换开关的静触点处，切换开关连接；工作电源正常时，母线重新连接主用电源，柴油机接到信号并停机，同时跳开相应出口断路器，直至再次启动。
考虑容量问题，柴油机在启动前，应卸掉非重要载荷，切换开关需发出一个硬布线命令。
400V II母的馈线均需配分励脱扣线圈，卸载信号经柴油机回路扩展后，再分接各馈线的分励脱扣线圈，切除非重要的馈线，使柴油机能够安全启动。
4.总结
老挝南涧水电站投运以来，运行正常，厂用电系统的设计方案得到了良好的实践检验。设计人员根据工程要求，优化工程方案，有效实现了备自投装置和柴油机的配合，进线电源间的备投切换，电源自动恢复等功能，确保了南涧水电站的供电安全。
参考文献
【1】袁艳艳，黄卫平.赞比亚Lunzua水电站厂用电系统二次设计.《广西水利水电》2015年 第3期
【作者简介】 朱鸿儒（1987-）男，广西玉林人，中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司工程师，学士，主要从事水电站电气专业设计工作。