【文章內(nèi)容簡介】 開關(guān) QF3ZK 動作，將兩段 母線連接， 以保證不間斷供電。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意的是當(dāng)廠用電兩段母線發(fā)生 持續(xù)性短路故 或引出線發(fā)生未被開關(guān)斷開的持續(xù) 性短路故障時， BZT 裝置應(yīng)保證只動作一次，以免多次投入，給系統(tǒng)造成不必要的沖擊。 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 作為廠用電 BZT 系統(tǒng)的核心控制元件 PLC，一方面完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換、 報(bào)警和控制等功能，滿足與全廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信要求。另一方面要求安裝工藝簡單， 適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境。因此 ,選用的 PLC 在性能、 質(zhì)量和兼容性等方面有較高的要求SIMATIC S7200 系列 PLC 具有體積小、性能優(yōu)、易擴(kuò)展、安裝簡易等特點(diǎn)，很適合小規(guī)模的現(xiàn)場監(jiān)控。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖 4所示。圖中 IM為 1 模塊開關(guān) 量輸入編號 ， ； RA， A+， A 為 A或 1路模擬量輸入 ,VB 為電壓變送器； RB，B+,B為 B或 2路模擬量輸入； AB 為電流變送器。 硬件設(shè)計(jì) 現(xiàn)場共需要設(shè)計(jì)開關(guān)量輸入信號 6 路，開關(guān)量輸出信號 6路，模擬量輸入信號 4路。選用 s7200 基本單元，一塊模擬量輸入擴(kuò)展單元（ EM231）。這樣系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入 8路， 開關(guān)量輸出 6路，模擬量輸入 4 路，并留有一個擴(kuò)展接口，可滿足現(xiàn)場和將來擴(kuò)展的需要。 觸摸屏的配置觸摸屏采用 TP07 人機(jī)界面 HMI(HumanMachine Interface）產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)視、操作和在線修改的功能。使用觸摸屏，可使現(xiàn)場操作簡單生動，還可以減少 PLC控制所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)， 降低生產(chǎn)成本。 為了提高系統(tǒng)可靠性， PLC 必須安裝于有接地的 金屬架上 ,采用屏蔽電纜。模擬信號（電壓，電流）采用電壓和電流變送器隔離。電源采用隔離變壓器隔離，以減少電源“ 噪聲”。系統(tǒng)裝置應(yīng)良好接地。 PLC 的梯形圖設(shè)計(jì) 圖 PLC 梯形圖 示意圖 如果廠用電工段失壓或電壓過低 ,接于 TVI上的電壓繼電器 KVll,KV12復(fù)歸 ,常閉接點(diǎn)閉合 ,PLC 接收到廠用電 I 段失壓或電壓過低信號。在 11 段有壓且 ZZK 合閘狀態(tài) ,BZ 投人 ,啟動延時回路 (為了防止接點(diǎn)抖動 ,可根據(jù)具體情況設(shè)定 )； 當(dāng)延時時間到以后在 IZK未分閘和 BZT 投人時 ,PLC發(fā)出 IZK 跳閘令 ,跳開 IZK； IZK斷開以后 ,Pl 接收到 IZK斷開信號 ,在 fl段有壓且 ZZK合閘狀 78水電有加徒毒六碩皿剎 2021,28(6)態(tài) ,3ZK 未閉鎖 ,在分閘狀態(tài) ； IZK,ZZK 無事故及 BZT 投入時 ,PLC 發(fā)出 3ZK 合閘令 ,合上廠用電母線聯(lián)絡(luò)開關(guān) ,并經(jīng)一定的延時 (該時間設(shè)定應(yīng)大于 3ZK 的 1次合閘時間 ,而小于 2 次合閘時間 ),啟動 PLC內(nèi)部輔助繼電器 M301 并自保持 ,閉鎖 3ZK 合閘回路 ,保證 3ZK 僅動作 1次。 5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)采用模塊化、功能化結(jié)構(gòu)，便于維 護(hù)、擴(kuò)展。主要由 1ZKQF 及 2ZKQF合閘 3ZKQF 備自投、電度量計(jì)算、 報(bào)警和通信等子程序組成。 主程序設(shè)計(jì) 3ZKQF 能否迅速而正確地投入，將直接影響整個廠用電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，3ZKQF 備自投程序設(shè)計(jì)是軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，必須充分考慮先投后切、兩回路電源互為備用、 保證只動作一次 這 3個基本原則。 表 I/O 輸出表 輸入 1QF啟動按鈕 1QF停止按鈕 2QF啟動按鈕 2QF啟動按鈕 3QF啟動按鈕 3QF啟動按鈕 4QF啟動按鈕 4QF啟動按鈕 5QF啟動按鈕 5QF啟動按鈕 6QF啟動按鈕 6QF啟動按鈕 輸出 啟動指示燈 停止指示燈 運(yùn)行指示燈 過流上限報(bào)警指示燈 1QF 運(yùn)行 2QF 運(yùn)行 3QF 運(yùn)行 4QF 運(yùn)行 5QF 運(yùn)行 6QF 運(yùn)行 通信協(xié)議 S7200 系列的 PLC 內(nèi)部集成的接口為用戶提供點(diǎn)到點(diǎn)接口 PPI（ PointPoint Interface）、多點(diǎn)接口 MPI（ MultiPoint Interface）、自由通信口 3 種通信方式， 并提供一個 RS485 接口與外設(shè)通信。為了與電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相適應(yīng)，選擇自由通信口方式。在此方式下， 通信協(xié)議和波特率可由用戶定義，并且完全可通過程序使用 接收發(fā)送中斷、接收（ RCV）發(fā)送（ XMT）指令控制通信操作。本系統(tǒng)選擇 ASCII協(xié)議， PLC把采樣到的廠用電母線上的電壓值、電流值、電度量，通過轉(zhuǎn)換指令轉(zhuǎn)換成 ASCII 碼再實(shí)時傳送到上位機(jī)，同時 PLC也可把上位機(jī)有關(guān)命令（ ASCII 碼 ）與預(yù)先定義好的操作碼進(jìn)行比較，相符則轉(zhuǎn)到相應(yīng)的操作程序。 圖 QF3ZK 投入程序框圖 6 廠用變壓器選擇 變壓器型式選擇 廠用電變壓器的型式有油浸式及干式兩種。由于廠用電變壓器布置在廠房內(nèi) ,且環(huán)境較潮濕 ,故宜選用環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器 ,它具有防塵耐潮性能好 ,散熱性能好 ,體積小 ,過載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在新建水電站一般很少使用油浸式變壓器。 變壓器容量選擇 1)滿足全廠廠用電最大負(fù)荷需要。互為備用的廠用電變壓器 ,當(dāng) 1 臺廠用電變壓器退出運(yùn)行時 ,應(yīng)能滿足全廠重要負(fù)荷或短時全廠最大負(fù)荷的需要。 2)保證需要自起動的電動機(jī)能自起動。當(dāng)水電站廠用電變壓器采用 1 臺供電時 ,廠用電變壓器容量必須滿足廠用電最大計(jì)算負(fù)荷的需要 ,不考慮過負(fù)荷運(yùn)行。即 : NB JBSS? 式中 :SNB為廠用變壓器的額定容量 , VAK ； JBS 為廠用最大負(fù)荷計(jì)算值 , VAK 。 廠用電最大負(fù)荷的確定 1)經(jīng)常連續(xù)及經(jīng)常短時運(yùn)行的負(fù)荷均應(yīng)計(jì)算。 2)經(jīng)常斷續(xù)運(yùn)行負(fù)荷應(yīng)適當(dāng)計(jì)入。 3)不經(jīng)常連續(xù)及不經(jīng)常短時運(yùn)行負(fù)荷除在事故情況下運(yùn)行的負(fù)荷外 ,應(yīng)按設(shè)備組合運(yùn)行情況計(jì)算。 4)不經(jīng)常斷續(xù)運(yùn)行負(fù)荷 ,一般僅計(jì)入在機(jī)組檢修時經(jīng)常使用的負(fù)荷。 5)互為備用電動機(jī)、有可能由同一廠用電源供電時 ,只計(jì)算參加運(yùn)行的部分 ,由不同電源供電時 ,則應(yīng)分別 計(jì)入。按負(fù)荷統(tǒng)計(jì)法計(jì)算廠用電最大負(fù)荷 : / c osjs V t f cS K K K P ??? ? ? 式中 : VK 為網(wǎng)絡(luò)損失系數(shù) ,一般取 1105； tK 同時系數(shù) ,一般為 0174 0176 ； fK 為負(fù)荷系數(shù) ,一般為 0171 0173 ； 2cP 為可能參加同時 運(yùn)行的負(fù)荷總和 , wK ； jsS 為廠用電最大負(fù)荷時負(fù)荷功率因數(shù)與效率的乘積的綜合平均值 ,取 0170 0177 。 7 廠用電變壓器保護(hù) 廠用分支回路的特點(diǎn)是額定工作電流小 ,而短路容量卻很大 ,給廠用變壓器高壓側(cè)出口保護(hù)設(shè)備的選擇帶來困難。以湖南懷化洪江水電站為例 ,發(fā)電機(jī)主回路短路電流 63kA,廠用分支回路短路電流達(dá) 75kA,而廠用分支回路額定電流僅 200A。通過幾種方案的分析比較 ,來 確定設(shè)備的選擇。 裝設(shè)發(fā)電機(jī)斷路器 可解決短路電流大的問題 ,但短路電流與工作電流相差懸殊 ,設(shè)備制造難度大。早期使用的 SN4 型少油斷路器 ,因受結(jié)構(gòu)限制 ,實(shí)際開斷電流卻很小 ,用在廠用分支作為保護(hù)不安全。而 6SF 斷路器價格十分昂貴。可選用常規(guī)的真空斷路器作為保護(hù)設(shè)備。 圖 短路器控制 圖 裝設(shè)負(fù)荷開關(guān) 可切合正常工作電流 ,但不能用于保護(hù) ,廠用分支回路發(fā)生短路故障時要動作發(fā)電機(jī)斷路器和高壓斷路器 ,保護(hù)切斷時間長 ,短路電流大 ,影響設(shè)備壽命。裝設(shè)高 壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置。這是近幾年才發(fā)展起來的 ,已在國內(nèi)有很多水電站應(yīng)用 ,具有開斷能力強(qiáng) ,開斷速度快等特點(diǎn)。該裝置由限流熔斷器、高能氧化鋅電阻和負(fù)荷開關(guān)組成 ,大的短路電流由熔斷器在半周波內(nèi)限流開斷 ,氧化鋅電阻起限壓消能作用 ,正常操作和開斷額定工作電流由負(fù)荷開關(guān)完成。 裝設(shè)限流電抗器或隔離變壓器 可限制短路電流 ,以便廠用分支回路選擇常規(guī)的真空斷路器。綜合以上分析 ,幾種方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后 ,筆者建議廠用電變壓器一般采用無時限電流速斷作為主保護(hù) ,此保護(hù)采用兩相三繼電器式不完全星形接線方式 ,能夠正確地反映 各種相間短路 ,且接線簡單 ,動作迅速、可靠、經(jīng)濟(jì)。后備保護(hù)為定時限過電流保護(hù) ,此保護(hù)采用兩相不完全星形接線作為主保護(hù)拒動時的近后備及高壓側(cè)母線故障時的遠(yuǎn)后備 ,保護(hù)接線簡單、可靠、靈敏性高。廠用電高壓側(cè)母線一般只設(shè)后備保護(hù)即過電流保護(hù)。 8 發(fā)電初期廠用電可靠性分析 圖 溪洛渡電站 10 kV 系統(tǒng)接線圖 由于溪洛渡左、右岸廠用電系統(tǒng)基本對稱，本文以左岸為例進(jìn)行分析。受溪洛渡大壩施工的影響，過壩電纜廊道未能形成，在發(fā)電初期取自右岸的施工電源Ⅰ、 Ⅱ和左右岸之間的聯(lián)絡(luò)電源都不能實(shí)現(xiàn) ,極大地影響了 左岸廠用電系統(tǒng)供電的可靠性。 首臺機(jī)組投運(yùn)前 在首臺機(jī)組 6號機(jī)發(fā)電前，左岸的正常供電電源只能依靠取自左岸中心場的兩路施工電源，初期左岸電源配置及各段母線所帶機(jī)組自用電如圖 2 所示。 如果通過 兩路電源主供左岸所有母線，則會造成電容電流過大，影響供電可靠性，因此在 1M（ M 表示母線） 增加一路取自現(xiàn)場施工變壓器的調(diào)試電源，由調(diào)試電源主供 1M、 2 M、 6 M，中心場電源 1主供 3M、 4M、 5M，中心場電源 2主供廠外母線，不僅滿足機(jī)組由兩路獨(dú)立電源供電的要求，還解決了廠內(nèi)外母線聯(lián)絡(luò)運(yùn)行導(dǎo)致電容電流過大問題。因 調(diào)試電源受其他設(shè)備調(diào)試的影響可靠性而較低，在 6號機(jī)調(diào)試期間一定要加強(qiáng)現(xiàn)場施工電源的管理，合理整定開關(guān)保護(hù)定值防止電源的越級跳閘，特別是 6號機(jī)進(jìn)行 72 h 試運(yùn)行期間，應(yīng)避免由于 供 電的影響造成非計(jì)劃停運(yùn)。對于左岸廠外 10kV 母線，因其未對機(jī)組自用電和 2021 年度汛主要泄水設(shè)施的深孔供電，同時受初期電源數(shù)量的影響，廠外只由中心場電源 2供電，三段 10kV 母線聯(lián)絡(luò)運(yùn)行。由于廠外負(fù)荷只有一路 主供電源，其供電可靠性大大降低，需做好廠用電源倒換的事故預(yù)想。 首臺機(jī)組投運(yùn)后 當(dāng)首臺機(jī)組投運(yùn)后，廠內(nèi)系統(tǒng)增加了 1路主 供電源，供電方式如圖 3所示?？紤]電源容量的限制， 1M、 6M 由調(diào)試