靜態(tài)電氣短路試驗方法

郭 軼，周 明，池哲浩，劉環(huán)宇，董一凡

(1.華電集團哈爾濱第三發(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; 3.七臺河電業(yè)局，黑龍江七臺河154600;4.依蘭農(nóng)電局，黑龍江依蘭154800; 5.黑龍江省電力科學研究院，黑龍江哈爾濱150030)

1 短路試驗的不足

新建機組整套啟動期間需要進行電氣動態(tài)試驗。在電氣動態(tài)試驗中，需要進行短路試驗來檢查發(fā)電機中性點TA、發(fā)電機出口TA、高廠變高低壓側(cè)TA、勵磁變高低壓側(cè)TA極性和回路完整性。根據(jù)短路試驗需要，在電氣短路試驗一次系統(tǒng)中，需要設立K1、K2、K3、K4共4個短路點，如圖1所示。

由于短路點比較多，短路試驗的時間、安裝單位配合的時間很長，不僅加重了試驗人員疲勞程度，而且耗費了大量的燃油，很不經(jīng)濟。

以K1、K2兩點短路試驗為例，總共的短路試驗時間大約為3 h。在整套啟動試驗期間，以3 h消耗36 t柴油計算，大約耗費36萬元(柴油1萬元/t);同時以300 MW機組廠用電率5%計算，3 h消耗4.5×104kW·h電能，大約耗費3.6萬元(電價0.8元/kW· h);此外加上水、人力等成本，這3 h還不包括在試驗過程中發(fā)現(xiàn)問題的處理時間。因此，為縮短短路試驗的時間，節(jié)省大量能源和整套啟動成本，需要在機組整套啟動前進行靜態(tài)短路試驗。

圖1 電氣短路試驗一次系統(tǒng)圖

2 靜態(tài)短路試驗

根據(jù)GB 50150-2006《電氣設備交接試驗標準》的規(guī)定，對于發(fā)電機變壓器組，當發(fā)電機本身的短路特性有制造廠出廠試驗報告時，可只錄取發(fā)電機變壓器組的短路特性，其短路點應設在變壓器高壓側(cè)。因此，除特殊要求外，在短路試驗時可以只錄取K4短路試驗曲線，K3可以不錄取曲線。K1、K2點短路試驗，可以在機組整套啟動前進行，同樣能夠滿足檢查TA極性和回路完整性的要求。

2.1 試驗方法

電氣靜態(tài)短路試驗一次系統(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試驗電源，加到發(fā)電機中性點一次母線上，分別在發(fā)電機出口、高廠變6 kVA/B段、勵磁變低壓側(cè)處設三相短路點，發(fā)電機與主變的連接點斷開。

圖2 電氣靜態(tài)短路試驗一次系統(tǒng)圖

2.2 短路試驗參數(shù)計算

2.2.1 主設備參數(shù)

某電廠2臺300 MW機組，高廠變、勵磁變、發(fā)電機、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 勵磁變參數(shù)

表3 主變參數(shù)

表4 發(fā)電機參數(shù)

2.2.2 主設備參數(shù)歸算

取SB=100 MVA，UB=6.3 kV，IB=9 164.56A

發(fā)電機參數(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)電機中性點、發(fā)電機機端一次短路電流: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)短路電流簡便計算

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幺值，0.071 7(高廠變低壓側(cè)兩分支同時短路時阻抗);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K1、K2點

根據(jù)上述計算可知，400 V電源容量通過電流要求大于306 A，加至發(fā)電機中性點一次母線上，高廠變低壓側(cè)一側(cè)短路點容量通過電流要求大于485 A。發(fā)電機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)電機中性點一次母線通入三相400 V交流電壓時，發(fā)電機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裝置和測量儀表的測量精度的要求。

實踐證明，在機組整套啟動前進行靜態(tài)短路試驗，不僅能夠檢查發(fā)電機中性點TA、發(fā)電機出口TA、高廠變高低壓側(cè)TA、勵磁變高低壓側(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成本。無論是從經(jīng)濟性，還是保證試驗數(shù)據(jù)的準確性、縮短整套啟動時間，都是可行的。

3 結(jié)束語

在機組整套啟動前進行電氣靜態(tài)短路試驗時，高廠變、勵磁變及發(fā)電機各側(cè)二次電流大小完全能滿足差動保護裝置和測量儀表的測量精度和范圍要求，發(fā)電機整套啟動試驗時，高廠變短路試驗完全可以取消。

電氣靜態(tài)短路試驗能檢查發(fā)電機側(cè)的主變差動、發(fā)電機差動、高廠變差動等保護和測量電流回路的正確性，確保機組整套啟動短路試驗時，除主變高壓側(cè)以外的所有TA回路全部正確，節(jié)約試驗時間，節(jié)省大量能源，縮短整套啟動試驗時間。

［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、進度控制［M］.北京:中國電力出版社，2008.