小型水電站發變組機組同期問題分析

呂星星

（華自科技股份有限公司 湖南長沙 410000）

小型水電站發變組機組同期問題分析

呂星星

（華自科技股份有限公司 湖南長沙 410000）

按照現行的部頒標準，單機裝機容量小于25000kW的為小型水電站；按電站裝機總容量分，裝機容量小于50000kW的為小型水電站。在電站一次接線設計中，如果發電機出口斷路器在變壓器高壓側，一臺機組對應一臺升壓變壓器，主變低壓側和發電機出口的電纜直接相連或者中間加裝一個隔離刀閘。待機組建壓后，直接送到了主變高壓側和系統進行同期。由于在此處待并電壓（發電機機端電壓）和系統電壓（線路電壓）同期，中間隔了一個變壓器，并網電壓之間就存在一個角度差。在實際并網的電壓互感器二次側，都是通過轉角變，使待并兩側電壓的角度達到同步。在實際并網之前，為了防止出現非同期，造成對發動機的嚴重傷害，要先做手動假同期試驗。并網條件中的電壓差、頻率差能很直觀的測出來，角度差就不好把握，造成假同期試驗失敗。造成待并兩側角度不一致的原因比較多，在此，筆者就結合華自科技股份有限公司（以下簡稱華自公司）的主導產品——中小型水電站自動化控制與保護成套設備，對我在巴基斯坦的能源部QADIR ABAD水電站、SHARDA水電站調試過程中，發現同期試驗失敗的原因進行粗淺的分析。

水電站；變壓器；同期分析

1 小型水電站的概述

我國地域遼闊，能源資源豐富，水能資源居世界首位，可開發水電裝機容量多達3.7億kW，其中，中、小水電可開發裝機容量達1.34億kW。在20世紀80年代末，水電站微機自動化進入快速發展時期。在國內巨大的市場推動下，水電站微機自動化技術經過二十多年的發展，已經處于世界領先水平，從而推動中國水電走向全球，特別是亞、非、拉美洲等能源欠發達地區。

2 小型水電站變壓器

目前國內中小型油浸式電力變壓器的生產主要產品是S7、SL7、SF7、SZ7、SZL7系列和10kV級S9系列，10kV級S8系列、35kV級S9系列產品。我國標準變壓器的接線組別有三種：①Y/Yn-12（y，Yn0），一般容量不大的（不超過1600kVA）配電變壓器和變電所內銷變壓器，供動力和照明負載。②Y/Δ-11（y，d11）用于中等變壓器，電壓為10kV或35kV電網及電廠中的廠用變壓器。③Yn/Δ-11（YN，d11）一般用于110kV及以上電力系統中。

3 巴基斯坦能源部的QADIR ABAD水電站、SHARDA水電站設計的機組的機端電壓均為6.6kV。QADIR ABAD水電站通過11kV線路向系統送電，于2013年7月份調試成功。SHARDA水電站通過11kV線路向系統送電，于2015年12月份調試成功。兩個站在調試過程中，均出現了同期試驗不成功的問題，經過細致的排查，抓住排查出來的問題，再認真的分析，最終使調試工作順利完成。

（1）巴基斯坦QADIR ABAD水電站的主接線圖如圖1，發電機通過機端的PT和11kV母線PT的Uab線電壓進行同期。發電機電壓和母線電壓中間隔了一個主變（主變繞組接線方式：Y/Δ-11（y，d11）），電壓PT的二次額定值為110V。在做假同期試驗的時候，發現在同期點，機組對應的出口斷路器不能合閘。出現問題后，就一步步的排查。

圖1

檢查排查問題的步驟如下：

①檢查從開關柜PT到同期屏的同期端子電壓線有沒有接錯，因為華自公司的同期設計必須要用Uab相線電壓。

②檢查同期屏內機端電壓端子到隔離變的接線，以及母線電壓端子到轉角變的接線。

③檢查一次回路，發電機出口到主變低壓側，以及主變和主變高壓側到11kV母線的A、B、C相是否在線纜顏色上相對應。

④以上檢查流程都確認后，沒有發現出任何錯誤，但是還是問題沒有查出來出在那里。當時選擇了一個比較常用的辦法，單獨用兩塊110V的電壓機械電壓表。一塊接待并電壓兩側的a相，一塊接待并電壓兩側的b相。就發現了問題，兩塊電壓表值變化情況不一致。

⑤如果我們用的Uab線電壓，對應一致的情況下，是不會出現這個情況。所有的二次接線我們也確認過，只有一種可能一次接線還是有錯誤。

⑥基于上面的那些前期工作和分析，當時要求安裝單位再次確認一次接線的相序正確與否。一次接線的三相都用顏色標示好了，巴基斯坦方的工程師用儀器馬上檢查出發電機到主變的低壓側的線纜兩頭A、B相接反。改正后，問題得以解決。

（2）巴基斯坦SHARDA水電站的主接線圖如圖2，發電機通過機端的PT和11kV母線PT的Uab線電壓進行同期。發電機電壓和母線電壓中間隔了一個主變（主變繞組接線方式：Y/Δ-11（y，d11）），電壓PT的二次額定值為110V。把另外兩臺機組和另外兩臺線路的斷路器斷開，分別把其中一臺機組的出口斷路器合上，機端電壓就送到11kV母線上。此時，母線PT的電壓和發電機機端PT的電壓是同一個電源。在外部一、二次線沒有錯誤，主變、隔離變、轉角變型號都正確的話，整步表的角度差指針應該停留在12點的方向，但是整步表的角度差指針指在9點的方向（說明華自公司用的機械指針式整步表在指針在12點方向表示角度差為0°，整步表指針在6點方向表示角度差為180°），隔了60°的角度差。與實際是不符的，需要仔細檢查問題出現的原因所在。

圖2

檢查排查問題的步驟如下：

①檢查從開關柜PT到同期屏的同期端子電壓線有沒有接錯，因為華自公司的同期設計必須要用Uab相線電壓。

②檢查同期屏內機端電壓端子到隔離變的接線，以及母線電壓端子到轉角變的接線。

③檢查一次回路，發電機出口到主變低壓側，以及主變和主變高壓側到11kV母線的A、B、C相是否在線纜顏色上相對應。

④以上檢查流程都確認后，沒有發現出任何錯誤。就去查閱主變的實際型號，是否和自動化這邊保持一致，因為自動化這邊的轉角變就是y，d11的接線方式。但是主變的型號參數銘牌，因為總包方的某些原因，已不知去向。問主變廠家，由于時間久遠和某些原因也不能確定主變繞組接線方式。通過現象分析，主變的繞組應該是Y/Δ-1的接線方式。

⑤在確認外部接線都無錯誤，主變的問題可能性最大。就把手動同期的角度差調的比較大，手動同期，使機組帶上負荷。在發變組差動保護裝置中，分別投入Y/Δ-1和Y/Δ-11（華自公司的發變組差動主保護裝置DMP320C1）兩種角度補償方式。發現在Y/Δ-1時，差流幾乎為零，在Y/ Δ-11時，差流就比較大。由此確定主變的繞組接線方式為Y/Δ-1（y，d1）。

⑥在確定了主變的繞組的接線方式后，就找出了問題的原因了。當時的解決方案是，把母線二次PT的轉角變的接線方式改變，和主變的繞組接線方式保持一致。

改正后，問題得以解決。

通過以上兩個實例發現，在小水電站機組發變組同期的時候，由于并網用的兩組電壓中間隔了一個主變，存在一個角度差。在我們實際的并網調試中，由于安裝人員的馬虎，或者設備生產產家的一些不規范行為等等，造成了很大的麻煩。但是只要沉著應對，基于同期的基本原理要求，對安裝、一次主設備、二次同期裝置各個環節進行仔細檢查，先易后難，一步步排除，慢慢找出問題所出現的環節，最終把問題排除，使電站順利投運，達到各方利益的最大化。

[1]強堯臣，主編《.小型水電站機電設計手冊》.北京：中國電力出版社，1996.

[2]施月華，責任編輯《.工廠常用電氣設備手冊》（第二版）.北京：中國電力出版社，1996.

[3]王永年，主編.小型水電站.北京：水利電力出版社，1990.

TV737

A

1004-7344（2016）15-0117-02

2016-4-26

呂星星（1985-），男，工程師，本科，主要從事電力自動化方面工作。