作者：周旭辉

摘要：介绍了万家寨电站厂用电系统的接线构成，分析了厂用电系统的运行方式，分析了厂用电系统的运行可靠性，提出了厂用电系统的危险因素。

关键词：厂用电　接线　运行方式　可靠性　万家寨

1　概述
万家寨水电站装有6台混流式水轮发电机组，单机容量180MW，其中1－3号机并入内蒙古西部电网、4－6号机并入山西电网，电站是两网的调峰电厂。
电站厂用电系统设计遵循了接线简单、运行灵活、维护方便、经济合理的原则，充分考虑了调峰电站的频繁启停的特点，在1号、3号、5号机装有出口断路器，并在对应1号、3号、5号主变低压侧接入厂用电分支。另外，从万家寨施工变电站接入两路防汛电源和两路厂用电备用电源，从而有力保证了万家寨水电站厂用电系统较高的运行可靠性，但电站"一厂两网"特殊性，又给厂用电的可靠性带来影响。

2　厂用电系统接线特点
万家寨水电站厂用电分6kV和0.4kV两级电压供电（见图一），根据设备布置和用电负荷的不同分为厂内用电系统和坝上用电系统，厂内用电系统主要为厂内主辅设备提供电源，坝上用电系统主要为坝内防汛设施及机组事故闸门提供电源。



2.1　装设发电机出口断路器，接入厂用电分支
万家寨水电站6台机组均采用了发电机─变压器组合的单元接线方式，其中1号、3号、5号发电机机端装设出口断路器，并从对应1号、3号、5号主变低压侧通过负荷开关和限流熔断器接入厂用电分支，该接线主要有以下优点：
(1)机组正常起、停只需操作发电机开关，无需切换厂用电，厂用电可靠性高。
(2)机组在发生发电机开关以内故障时(如发电机、水轮机故障)，只需跳开发电机开关，厂用电源不会消失，也不需切换，厂用电系统正常运行。
(3)在全厂停机的情况下，无需任何操作，仍可通过系统为厂用电提供电源。
减轻运行人员的劳动强度。

2.2　6kV系统接线
厂内6KV母线分成4段，接成分段环形接线。从发变组单元引接的3个电源分别接入I、II、III段母线，由此3段母线承担全厂的厂用电负荷，外来的两路电源(万家寨施工变电站、引黄葛家山变电站)则接入IV段母线，为电站提供备用电源。4段母线两两之间均装有联络断路器和备自投装置。
坝上6KV系统分为两段母线，每段母线有两路电源进线，V段母线的两路电源为厂内I段和万家寨施工变电站，VI段母线的两路电源为厂内II段和万家寨施工变电站，V段、VI段两段母线之间无联络开关。

2.3　400V系统接线
厂内400V系统分为公用电系统、自用电系统是、照明用电系统和坝用电系统。
公用电系统设有3台公用变压器，3台变压器单独运行，各自带一段母线运行；自用电系统设有3台自用变压器，每台变压器带两台机，为其提供电源。另外每台机组自用电还从公用电系统引入一路电源；照明系统两段母线电源分别为厂内6KVI段和III段，两段母线间设有联络开关；坝用电400V两段母线电源分别来自坝上6KVV段和VI段，两母线间装设联络开关。

3　厂用电系统的运行方式
3.1　6KV系统运行方式
在正常运行工况下，厂内6KV4段母线分段运行，由6KVI段、II段、III段接带全部厂用电负荷，且互为工作备用，6KVIV段处于充电运行状态，做厂用电的明备用电源，接入IV段的施工变电站电源和引黄变电站电源间采用电气闭锁，无论何种工况，只能一个电源投入。
从厂用电接线不难看出，厂内6KVI段、II段、III段每段母线均有两个备用电源，在备自投装置设计时，考虑了备用电源的优先权，并在电气回路上进行了闭锁。例如I段失电，则备自投装置启动，I段进线开关跳闸，I段相邻的II段、IV段如果均在标准运行方式(即单母运行方式)，则II段为I段第一备用电源，IV段为第二备用。所以I段、II段、III段有较高的运行可靠性。

坝上6KVV段、VI段正常工况下分别由厂内6KVI段、II段作为主用电源，来自施工变电站的电源作为备用电源，每段母线的两个进线电源也采用电源互投方式。

3.2　400V系统运行方式
公用400VI、II、III段正常为分段运行，互为暗备用，当其中一台公用变压器检修或故障退出时，分断断路器自动投入，从而保障公用电3段母线上厂用负荷的正常工作。当一台公用变检修期间恰遇另一台公用变故障需临时退出时，3段母线以手动合闸形式联络成单母线运行。这种工况，须调整负荷分配，切除次要负荷，保证一类负荷及部分重要二类负荷供电。
机组自用电系统正常由自用变供电，当自用变退出后，公用电进线自动投入。且两路进线是互为电气闭锁。
照明用电系统、坝用电系统正常均为分段运行，当其中一段失去电源后，备自投动作使联络开关自动投入。

4　系统异常情况下厂用电系统供电的可靠性
4.1万家寨电站由于一厂两网的特殊电气接线方式，两电网都能为万家寨电站提供电源，因此进一步提高了厂用电系统的供电可靠性。
假设山西网瓦解，万家寨电站失去所有来自山西的工作及备用电源，即厂用6KVIII段失电、IV段失去一路来自引黄变电站的进线电源，此时III段备自投立即动作，使6KVII段为III段供电。因此山西电力系统的事故对万家寨电站的厂用电几乎不构成影响。
假设内蒙网瓦解，万家寨电站6KVI段、II段、来自施工变电站的所有进线均失电，此时可由运行人员手动操作使I段、II段恢复供电，由山西侧为I、II段提供电源。因此厂用电也可较快恢复。

4.2　黑启动机组恢复厂用电
水电站的辅助系统没有火电厂复杂，机组开机对辅助系统的依赖性相对较弱，因此在厂用电全失时，可以利用电站的站用蓄电池的电能和调速器压力油罐存储的液压能量，纯手动操作开机，并接带厂用电。
万家寨电站内蒙电网侧黑启动试验(3号机)已于2004年7月日成功进行，试验表明万家寨电站具备良好的黑启动性能，机组在小系统下运行稳定。另外万家寨电站通过黑启动恢复厂用电后，还可以作为电力系统瓦解后的充电电源。

5　厂用电系统运行的危险因素
5.1　厂用电系统电源来自不同的电网
万家寨电站厂用电系统运行于山西电网和内蒙古西部电网，两个电网的接入虽为厂用电提供了可靠的电源，且在设计上采取了闭锁措施，但如果二次回路出现异常(如二次接点粘连或端子松动等)，则有可能导致两电网在万家寨厂用电处非同期并列，其后果是不堪设想的。因此厂用电系统的二次回路是电站的重大危险点之一，除日常加强运行维护之外，在每年的定检中要对所有进线电源开关的二次回路进行全面校验，以保证其可靠性。

5.2　系统电压对厂用电原影响
近年来，随着社会经济的快速发展，全国电网均不同程度地出现电力供不应求的紧张局面，山西电网和内蒙古西部电网尤其如此，常常因负荷过重而导致系统电压偏低，万家寨电站220KV主变运行于IV档为236KV，经过厂用变降压后厂用低压母线电压为400V，而实际220KV母线运行电压偏低，甚至只有214KV的电压水平，按变比计算到低压母线只有363V，无疑这对万家寨电站的厂用电系统的稳定运行会带来威胁，万家寨电站厂用电系统以电机负载为主，对电机来说，供电电压的降低会引起起动时间延长、电流增大，造成绕组线圈发热、损耗增加、效率降低以及功率因数下降，影响电动机的寿命。当电压过低时，则可能发生电机停车事故。

6　结束语
从万家寨电站厂用电系统的接线方式来看，具备接线灵活、运行可靠、维护方便的特点。厂用电有着来自不同电网的多个电源点，提高了供电的可靠性。同时由于厂用电运行于不同的电网，因此要做好措施以防止山西、内蒙两电网在万家寨厂用电处环网，建议电站找出有可能使两网环网所有危险点，制定安全和技术措施，有益于提高电站可靠性。

[参考文献]
[1]王学鲁．黄河万家寨水利枢纽[M]．北京：中国水利电力出版社，2002。