向家壩水電廠發變組零起升壓操作淺析

郁 光，陳 剛，周 勇，姜 薇

（向家壩水力發電廠，四川 宜賓 644612）

1 概述

向家壩水電站左右岸共設計安裝8臺800 MW水輪發電機組，采用發電機-變壓器單元接線。左、右岸電站各4臺主變壓器。主變額定容量均為890 MVA。左、右岸開關站都以500 kV級電壓接入系統，各出交流500 kV線路2回至復龍換流站，500 kV側進、出線為4進2出，3串3/2接線，采用全封閉組合電器(GIS)。GIS通過PCS9821智能裝置將二次測控功能與GIS現地匯控功能結合在一起，并與保護裝置一起組屏安放于GIS設備旁，構成保護及智能匯控柜，結合測控裝置、交換機和遠動通信裝置，實現面向間隔的保護、測控和GIS智能控制一體化。發電機出口開關的自動準同期功能由相應LCU完成，GIS串內開關的自動準同期功能由智能匯控柜內的PCS9821智能裝置完成。本文僅以向家壩右岸地下電站為例對發變組零升操作進行分析（見圖1）。

圖1 向家壩右岸地下電站簡化接線圖

2 主變零升時電源的選取

按國標中電力變壓器的相關規定，當主變初次投入運行、檢修或事故后，需經零起升壓試驗后方可并入系統。主變零起升壓的電源選取一般有三種方式：

（1）由發電機組通過GCB帶主變零起升壓。

（2）另設獨立電源（如柴油發電機或調壓器等）對主變零起升壓。

（3）線路通過開關站串內開關對主變零起升壓。

顯然，后兩種方式需選用單獨的電源、線路，不利于資源的優化配置，所以通過本廠發電機組帶主變零升是最優的方式。

3 存在的問題及解決方案

按三峽運行操作經驗，發電機帶主變零升時，在CCB斷開時，先合上GCB，再起勵從零升至額定，當發變組升壓完成后，可以合上CCB并網運行。但由于我廠主變高壓側沒有設置CCB，當發電機帶主變零起升壓時存在一些與以往操作習慣不符的地方。在此對操作中的可能存在的問題進行分析并提出解決方案。

3.1 廠家設計中GCB在合位時，勵磁不能投入

為了防止機組沒有起勵而誤合GCB使機組以自同期方式并入系統，我廠勵磁調節器“勵磁投入”的邏輯中設置了“GCB在分位”作為勵磁投入的條件之一。但這樣一來當發電機合上GCB帶主變零升時，勵磁將不能投入。僅在Unlocked（調試）模式下，方可起勵。

針對此問題，可有如下的解決方案（以右岸電站8FB為例）：

（1）在勵磁調節器判斷GCB位置的回路中并聯一個小開關，當發變組零升需合上GCB前，合上此開關，強制送給勵磁調節器一個“GCB在分位”的信號，“騙”過勵磁調節器，即解除了勵磁調節器對GCB位置的閉鎖。如圖2：

圖2 并聯小開關加裝示意圖

（2）將發變組進串刀閘位置的常閉輔助接點（以50616為例）與GCB送勵磁調節器的常閉位置接點并聯，當50616合閘且808DL合閘時，勵磁調節器不能起勵；當兩者之中任意一個分閘時，則可起勵。

（3）將6串進線開關5061與5062的常閉位置接點串聯后與GCB送勵磁調節器的常閉位置接點并聯，當5061分閘且5062分閘或808DL分閘時，勵磁調節器可以進行起勵操作。

在實際工程設計中，中南設計院選擇了方案3以解決這一問題，如圖3：

圖3 方案3簡化原理圖

但筆者認為，此方案稍有不妥之處在于，在實際運行中，發變組零升前，由于主變的檢修工期一般較長，為增加線路側送電可靠性，往往會將5061,5062兩開關合上以成串運行，只將50616刀閘拉開作為檢修隔離點，如按方案3，零升前需斷開兩串內開關，若零升試驗失敗，而短時不能恢復時，只能將5061、5062兩開關再次合上，增加了對開關的操作，同時對系統的潮流也有所影響。而方案2則可以很好的避開這點。

3.2 發變組零升試驗完成后不能直接并網

在投產運行后，系統帶主變倒掛運行將作為常態，所以機組同期點只設置GCB一個。由于開關站LCU沒有設置同期裝置，只能通過智能匯控柜內的PCS9821智能裝置完成串內開關的同期合閘功能。此種同期方式與調速器沒有直接通信聯系，在開關同期合閘令發出以后，不能及時的調整機組的轉速以匹配同期點的捕捉，且同期令最大復歸時間為30 s，可能會造成合閘失敗；另外，由于該同期功能是由保護裝置實現，不是專用的準同期裝置，即便同期合閘成功，對機組的影響還未可知，待機組投產后試驗驗證。

如果不采用這種方式，當發變組完成零升試驗后，只能將GCB斷開，由開關站對主變充電后，機組方可通過GCB并網運行。而開關站對主變充電時，只能采用檢無壓的方式合閘，電壓等級越高，合閘瞬間的沖擊越大，會加快線圈內部的絕緣材料絕緣的老化，尤其是匝間和層間絕緣本來就薄弱的地方多次沖擊后局部放電會加大，絕緣老化會發生匝間或是層間短路等嚴重的故障。同時合閘瞬間對保護的影響也較大，一般只在主變新安裝或大修后試驗時采用，正常停送電操作中基本不會選用此方式合閘。相比之下，三峽電廠由于設置了CCB可以在主變高壓側進行同期合閘而避免了這一情況的出現，大大減少了對主變的沖擊。

3.3 監控系統中GCB不能無壓合閘

同樣由于默認主變倒掛運行為常態，所以監控系統中對GCB的操作方式只有“同期合閘”和“試驗合閘”。前者用于發電機并網，后者在試驗情況下，GCB不經過同期裝置而直接合閘，相當于現地手動合閘的效果，但需要將LCU上開關操作方式把手TS2切換至“試驗”位置。所以，當發電機帶主變零升時，由于此時機組和主變都不帶電，不能進行同期合閘，通過監控系統發“試驗合閘”令，或在GCB本體上，現地手動合閘。

4 發變組零升操作流程

按目前設計，建議發變組零升操作流程如下：

（1）檢查機組一二次設備具備升壓條件。

（2）推上主變壓器中性點刀閘，退出相關啟動失靈連片。

（3）斷開相應的串內開關，拉開相應刀閘。

（4）啟動主變冷卻器。

（5）現地手動合上GCB（或通過監控系統發“試驗合閘”）。

（6）手動開機至空轉正常，查機組空轉正常。

（7）現地模式下，將勵磁調節器切至ECR調節，并查電流設定為10%。

（8）起勵。

（9）緩慢增加勵磁電流至機端電壓為額定值的25%，50%，75%，100%，并分別檢查發變組設備無異常。

（10）斷開 GCB。

（11）投入相關啟動失靈保護連片。

（12）推上相應串內開關相應刀閘，合上串內開關，查主變充電正常。

（13）將勵磁調節器切至遠方AVR模式，查機組空載正常。

（14）同期合上GCB，查GCB合閘正常。

（15）增加機組負荷至適當，查發變組并網運行正常。

5 結語

針對主變零升操作中可能出現的問題，對其進行分析并總結如下：

（1）勵磁投入的邏輯中，“GCB在分位”在實際接線中是指GCB和500 kV串內開關至少有一組在分位。故在發變組零升時，只要串內進線開關斷開，即便GCB在合位，仍可進行起勵。

（2）由于通過串內開關對發變組進行同期并網的方式還有待驗證，故發變組零起升壓試驗合格后，仍需將主變停運，并斷開GCB，然后通過串內開關對已試驗過的主變進行充電，將主變拉入系統后再通過GCB將發電機并入系統。

（3）由于監控系統中不能實現GCB的無壓合閘，只能采用現地手動合閘或LCU控制把手在試驗位置時，通過監控系統進行試驗合閘，試驗完成后，要及時恢復該把手至“遠方”位置。

[1]陳換水.發電機自動準同期并網過程中應注意的問題[J].北京電力高等專科學校校報，2011.

[2]中南勘測設計院.向家壩水電站施工詳圖設計[Z].2011.

[3]張 英,李天智.三峽左岸電站機組勵磁控制系統分析[J].水電自動化與大壩監測,2007,31(2).