靜態(tài)電氣短路試驗(yàn)方法

郭 軼，周 明，池哲浩，劉環(huán)宇，董一凡

(1.華電集團(tuán)哈爾濱第三發(fā)電廠，黑龍江哈爾濱150020;2.哈爾濱電業(yè)局，黑龍江哈爾濱150016; 3.七臺(tái)河電業(yè)局，黑龍江七臺(tái)河154600;4.依蘭農(nóng)電局，黑龍江依蘭154800; 5.黑龍江省電力科學(xué)研究院，黑龍江哈爾濱150030)

1 短路試驗(yàn)的不足

新建機(jī)組整套啟動(dòng)期間需要進(jìn)行電氣動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。在電氣動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中，需要進(jìn)行短路試驗(yàn)來(lái)檢查發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)TA、發(fā)電機(jī)出口TA、高廠變高低壓側(cè)TA、勵(lì)磁變高低壓側(cè)TA極性和回路完整性。根據(jù)短路試驗(yàn)需要，在電氣短路試驗(yàn)一次系統(tǒng)中，需要設(shè)立K1、K2、K3、K4共4個(gè)短路點(diǎn)，如圖1所示。

由于短路點(diǎn)比較多，短路試驗(yàn)的時(shí)間、安裝單位配合的時(shí)間很長(zhǎng)，不僅加重了試驗(yàn)人員疲勞程度，而且耗費(fèi)了大量的燃油，很不經(jīng)濟(jì)。

以K1、K2兩點(diǎn)短路試驗(yàn)為例，總共的短路試驗(yàn)時(shí)間大約為3 h。在整套啟動(dòng)試驗(yàn)期間，以3 h消耗36 t柴油計(jì)算，大約耗費(fèi)36萬(wàn)元(柴油1萬(wàn)元/t);同時(shí)以300 MW機(jī)組廠用電率5%計(jì)算，3 h消耗4.5×104kW·h電能，大約耗費(fèi)3.6萬(wàn)元(電價(jià)0.8元/kW· h);此外加上水、人力等成本，這3 h還不包括在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題的處理時(shí)間。因此，為縮短短路試驗(yàn)的時(shí)間，節(jié)省大量能源和整套啟動(dòng)成本，需要在機(jī)組整套啟動(dòng)前進(jìn)行靜態(tài)短路試驗(yàn)。

圖1 電氣短路試驗(yàn)一次系統(tǒng)圖

2 靜態(tài)短路試驗(yàn)

根據(jù)GB 50150-2006《電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，對(duì)于發(fā)電機(jī)變壓器組，當(dāng)發(fā)電機(jī)本身的短路特性有制造廠出廠試驗(yàn)報(bào)告時(shí)，可只錄取發(fā)電機(jī)變壓器組的短路特性，其短路點(diǎn)應(yīng)設(shè)在變壓器高壓側(cè)。因此，除特殊要求外，在短路試驗(yàn)時(shí)可以只錄取K4短路試驗(yàn)曲線，K3可以不錄取曲線。K1、K2點(diǎn)短路試驗(yàn)，可以在機(jī)組整套啟動(dòng)前進(jìn)行，同樣能夠滿足檢查TA極性和回路完整性的要求。

2.1 試驗(yàn)方法

電氣靜態(tài)短路試驗(yàn)一次系統(tǒng)接線如圖2所示，從三相400 V母線室備用間隔取一路臨時(shí)試驗(yàn)電源，加到發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)一次母線上，分別在發(fā)電機(jī)出口、高廠變6 kVA/B段、勵(lì)磁變低壓側(cè)處設(shè)三相短路點(diǎn)，發(fā)電機(jī)與主變的連接點(diǎn)斷開。

圖2 電氣靜態(tài)短路試驗(yàn)一次系統(tǒng)圖

2.2 短路試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算

2.2.1 主設(shè)備參數(shù)

某電廠2臺(tái)300 MW機(jī)組，高廠變、勵(lì)磁變、發(fā)電機(jī)、主變參數(shù)如表1、表2、表3、表4所示。

表1 高廠變參數(shù)

表2 勵(lì)磁變參數(shù)

表3 主變參數(shù)

表4 發(fā)電機(jī)參數(shù)

2.2.2 主設(shè)備參數(shù)歸算

取SB=100 MVA，UB=6.3 kV，IB=9 164.56A

發(fā)電機(jī)參數(shù):X*g=X″d% ×SB/SN=0.1 674× 100/(330/0.9)=0.045 65

主變參數(shù):X*zt=Uk% ×SB/SN=0.168×100/ 720=0.023 333

高廠變參數(shù):X*ct=Uk% ×SB/SN=0.0717× 100/50=0.143 4

勵(lì)磁變參數(shù):X*lb=Uk% ×SB/SN=0.0745× 100/6.3=1.182 5

2.2.3 各側(cè)短路電流計(jì)算

高廠變低壓側(cè)一次短路電流:(400/UB)× IB/(X*g+X*ct)=969.28 A

高廠變高壓側(cè)、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)、發(fā)電機(jī)機(jī)端一次短路電流:969.28×6.3/20=305.5 A

高廠變低壓側(cè) A、B分支一次短路電流: 969.28/2=484.92 A

2.2.4 各側(cè)短路電流簡(jiǎn)便計(jì)算

高廠變高壓側(cè)一次短路電流:400×Ih/(Ud× Uhe)=402.6 A

其中，Ih為高廠變高壓側(cè)電流，1443.4A;Ud為高廠變短路電壓標(biāo)幺值，0.071 7(高廠變低壓側(cè)兩分支同時(shí)短路時(shí)阻抗);Uhe為高廠變高壓側(cè)額定電壓，20 kV。

高廠變低壓側(cè)一次電流:402.6×(20/6.3)= 1 278.1 A

高廠變低壓側(cè)每一分支一次電流:1 278.1/2= 639.1 A

2.3 高廠變短路試驗(yàn)K1、K2點(diǎn)

根據(jù)上述計(jì)算可知，400 V電源容量通過電流要求大于306 A，加至發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)一次母線上，高廠變低壓側(cè)一側(cè)短路點(diǎn)容量通過電流要求大于485 A。發(fā)電機(jī)TA變比為15 000/5，高廠變高壓側(cè)TA變比為3 000/1，高廠變低壓側(cè)TA變比為4 000/1。由此可知，在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)一次母線通入三相400 V交流電壓時(shí)，發(fā)電機(jī)TA二次電流為102 mA;高廠變高壓側(cè)TA二次電流為102 mA，高廠變低壓側(cè)TA二次電流為121 mA，上述二次電流值滿足保護(hù)裝置和測(cè)量?jī)x表的測(cè)量精度的要求。

實(shí)踐證明，在機(jī)組整套啟動(dòng)前進(jìn)行靜態(tài)短路試驗(yàn)，不僅能夠檢查發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)TA、發(fā)電機(jī)出口TA、高廠變高低壓側(cè)TA、勵(lì)磁變高低壓側(cè)TA極性和回路完整性，而且節(jié)省了大量能源和整套啟動(dòng)成本。無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)性，還是保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、縮短整套啟動(dòng)時(shí)間，都是可行的。

3 結(jié)束語(yǔ)

在機(jī)組整套啟動(dòng)前進(jìn)行電氣靜態(tài)短路試驗(yàn)時(shí)，高廠變、勵(lì)磁變及發(fā)電機(jī)各側(cè)二次電流大小完全能滿足差動(dòng)保護(hù)裝置和測(cè)量?jī)x表的測(cè)量精度和范圍要求，發(fā)電機(jī)整套啟動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，高廠變短路試驗(yàn)完全可以取消。

電氣靜態(tài)短路試驗(yàn)?zāi)軝z查發(fā)電機(jī)側(cè)的主變差動(dòng)、發(fā)電機(jī)差動(dòng)、高廠變差動(dòng)等保護(hù)和測(cè)量電流回路的正確性，確保機(jī)組整套啟動(dòng)短路試驗(yàn)時(shí)，除主變高壓側(cè)以外的所有TA回路全部正確，節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間，節(jié)省大量能源，縮短整套啟動(dòng)試驗(yàn)時(shí)間。

［1］ 孟祥萍.電力系統(tǒng)分析［M］.北京:高等教育出版社，2004.

［2］ 馮秋良.質(zhì)量、投資、進(jìn)度控制［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2008.