桐柏抽蓄機組開關閉鎖分閘處理方法分析

徐喆

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

桐柏抽蓄機組開關閉鎖分閘處理方法分析

徐喆

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

抽蓄機組各種工況轉換頻繁，機組開關分合操作也相對頻繁，運行過程中若發生機組開關閉鎖分閘的情況,將極大威脅電站及電網的安全穩定運行。本文針對桐柏抽水蓄能電站機組開關，通過分析不同方法對系統及機組本身的影響，提出了電站機組開關閉鎖分閘時更為合理的處理方法。

抽水蓄能；機組開關(GCB)；閉鎖分閘

1　概述

桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺縣境內，設計安裝4臺300MW的可逆式水泵水輪發電機組，以雙回500 kV線路接入華東電網，屬日調節純抽水蓄能電站，在華東電網承擔調峰、填谷、調頻、調相和緊急事故備用等任務。電站機組主要有發電、發電調相、抽水、抽水調相等4種正常運行工況，還有水輪機、線路充電（黑啟動）、水泵拖動等3種特殊運行工況。電站采用一機一變的組合單元接線，在發電電動機出口處裝設了SF6氣體絕緣斷路器作為機組開關(GCB)，以減少高壓側斷路器操作次數，承擔正常運行切換操作、短路故障跳閘以及同期并網等作用。抽蓄機組各種工況轉換頻繁，機組開關分合操作也相對頻繁，運行過程中若發生機組開關閉鎖分閘的情況,將極大威脅電站及電網的安全穩定運行。

2　問題研究與分析

2.1機組開關及其閉鎖分合閘條件

桐柏抽水蓄能電站機組開關選用ABB公司HECPS-3型SF6氣體絕緣斷路器，帶有離相封閉金屬外殼，合適與電站離相封閉母線連接，采用自然空氣冷卻。其核心部位為開關的滅弧單元，主導電觸頭為銅鍍銀材料，弧觸頭由銅鎢合金材料制成。

開關采用熱膨脹+壓氣+磁吹的混合式滅弧原理，利用開斷操作時的氣流場、電磁場和SF6氣體絕緣恢復物性相互優化組合，通過磁吹線圈感應控制滅弧力度和操作做功，從而獲得良好的滅弧性能和開斷性能，可防止切斷小電流時產生截流操作過電壓。正常運行時，其SF6氣體額定壓力為0.62MPa，當壓力降至0.54MPa時，開關將閉鎖分合閘。

機組開關操作機構為液壓彈簧式，三相聯動操作。操作電源為直流220 V，要求工作電壓范圍在80%～110%額定操作電壓內，低于30%額定操作電壓時，分合閘線圈將不吸合。操作機構還裝設有油壓監視裝置，當油壓達到下限規定值時閉鎖分合閘。

2.2發電工況下機組開關閉鎖分閘處理方法分析

假如機組在發電運行狀態,上位機報機組開關閉鎖分閘信號并經現場確認后，一般處理方法是：

（1）立即將機組開關改為非自動，防止機組開關跳閘損壞；

（2）聯系調度暫時將機組轉為發電調相工況，減少對系統的影響，待搶修完畢后再停機；

（3）需要停機處理則應聯系調度減機組負荷或轉移負荷；

（4）倒換廠用電，再拉開500 kV相應開關。

如果不把機組由發電工況轉為發電調相工況，機組直接停機狀態見發電停機流程26-1和26-2（圖1、圖2）。

在圖2流程中可以看出,機組開關分開后才會去停勵磁停機GB_EXC_OF_26，此時機組開關未分開，勵磁仍舊空載運行。結合圖1流程可以看出，機組應該運行在導葉空載或有功空載、勵磁空載或無功空載這么一個狀態，其實仍舊還是在發電工況，只是有功很小，所以這個時候機組振動將會非常大，對機組危害嚴重。此時必須馬上向網調申請拉開相應500 kV線路開關和橋開關，防止設備損害。

那么，在發電調相工況下，機組由于某種非保護原因停機，機組狀態見發電調相停機流程3S-1和3S-2（圖3、圖4）。

在圖4中，調速器停機GOV_SP_3S的條件是STP_3S_2_OK或者GCB_OF_3S，只要機組開關沒分開，3S-2流程就會超時，這兩個條件都不會滿足，所以調速器仍舊在運行，但調速器已經不在調相模式，結合圖1流程可以看出，此時機組的運行狀態和發電調相狀態相比，只有勵磁空載和調速器不在調相模式這兩個條件不同，其他都是一樣的，導葉和球閥都在關閉狀態，仍舊從系統中吸收少量有功。

這種狀態相對穩定，不會發生很大的振動。但是由機組保護閉鎖條件圖（圖5）可以看出，在這種狀態下，發電電動機逆功率保護32G-A和濺水功率保護37G-B是不會閉鎖的，所以要分析這兩個保護是否動作。

再看濺水功率保護37G-B，此時機組流程停留在3S-2，如果壓水能夠保持，機組吸收的有功不會大于濺水功率設定值12%n，則濺水功率保護不會動作，否則水位上升必將導致濺水功率保護動作引起機組開關失靈保護動作而跳500 kV開關。

由圖6和圖7可以看出，只有當流程走到3S-3時，DEWAT_K_OF_3S和AIKV-CL_3S這兩個指令才去復歸壓水補氣閥，所以在這之前，DEWAT_K信

號在，壓水補氣閥仍舊會按照尾水管水位來進行補氣，顯然，濺水功率保護也不會動作。

我們再分析下發電工況轉發電調相過程（23流程）中，由于某種非保護原因轉停機，此時是否會引起保護動作。23流程收到停機令后仍舊是走的3S停機流程，最后還是會停留在3S-2超時，發電轉發電調相的過程是一個關導葉、壓水、關球閥、壓水保持的過程，如果壓水還沒成功，就已經走3S流程，則機組轉輪在水中轉動，機組吸收的有功會比較大，很可能超過逆功率保護32G-A設定值-5%n，由于流程走不下去，會一直保持這個狀態，32G-A通過延遲時間后動作出口，引起開關失靈動作，跳500 kV開關。并且球閥和導葉關閉后，濺水功率保護也會解鎖，也有可能出口。

在機組開關閉鎖分閘信號發出后，將機組由發電工況轉換為發電調相工況雖然減去了負荷，減少了對系統的影響，但也增加了線路開關跳閘的風險，因此，可以考慮另一種處理方法：

（1）立即將機組開關改為非自動，防止機組開關跳閘損壞；

（2）聯系調度申請拉開500 kV開關；

（3）倒換廠用電，在機組負荷減下來后拉開相應500 kV開關；

（4）停機處理。

[1]梅祖彥.抽水蓄能發電技術[M].北京：機械工業出版社，2005.

[2]賀家李，宋從矩.電力系統繼電保護原理[M].3版.北京：中國電力出版社，2000.

[3]劉云.水輪發電機故障處理與檢修[M].北京：中國水利水電出版社，2002.

[4]陸佑楣，潘家崢.抽水蓄能電站[M].北京：水利水電出版社，1994.

[5]陳化剛.電力設備預防性試驗實用技術問答[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

徐喆（1988-），男，助理工程師，從事抽水蓄能電站運行維護工作。

TV743

B

1672-5387（2015）11-0021-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.007

2015-07-31