小型水電站發(fā)變組機(jī)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(fā)變組機(jī)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(xiàn)行的部頒標(biāo)準(zhǔn)，單機(jī)裝機(jī)容量小于25000kW的為小型水電站；按電站裝機(jī)總?cè)萘糠郑b機(jī)容量小于50000kW的為小型水電站。在電站一次接線設(shè)計(jì)中，如果發(fā)電機(jī)出口斷路器在變壓器高壓側(cè)，一臺(tái)機(jī)組對(duì)應(yīng)一臺(tái)升壓變壓器，主變低壓側(cè)和發(fā)電機(jī)出口的電纜直接相連或者中間加裝一個(gè)隔離刀閘。待機(jī)組建壓后，直接送到了主變高壓側(cè)和系統(tǒng)進(jìn)行同期。由于在此處待并電壓（發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓）和系統(tǒng)電壓（線路電壓）同期，中間隔了一個(gè)變壓器，并網(wǎng)電壓之間就存在一個(gè)角度差。在實(shí)際并網(wǎng)的電壓互感器二次側(cè)，都是通過轉(zhuǎn)角變，使待并兩側(cè)電壓的角度達(dá)到同步。在實(shí)際并網(wǎng)之前，為了防止出現(xiàn)非同期，造成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的嚴(yán)重傷害，要先做手動(dòng)假同期試驗(yàn)。并網(wǎng)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(yàn)失敗。造成待并兩側(cè)角度不一致的原因比較多，在此，筆者就結(jié)合華自科技股份有限公司（以下簡稱華自公司）的主導(dǎo)產(chǎn)品——中小型水電站自動(dòng)化控制與保護(hù)成套設(shè)備，對(duì)我在巴基斯坦的能源部QADIR ABAD水電站、SHARDA水電站調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)同期試驗(yàn)失敗的原因進(jìn)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(fā)水電裝機(jī)容量多達(dá)3.7億kW，其中，中、小水電可開發(fā)裝機(jī)容量達(dá)1.34億kW。在20世紀(jì)80年代末，水電站微機(jī)自動(dòng)化進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。在國內(nèi)巨大的市場推動(dòng)下，水電站微機(jī)自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過二十多年的發(fā)展，已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平，從而推動(dòng)中國水電走向全球，特別是亞、非、拉美洲等能源欠發(fā)達(dá)地區(qū)。

2 小型水電站變壓器

目前國內(nèi)中小型油浸式電力變壓器的生產(chǎn)主要產(chǎn)品是S7、SL7、SF7、SZ7、SZL7系列和10kV級(jí)S9系列，10kV級(jí)S8系列、35kV級(jí)S9系列產(chǎn)品。我國標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)銷變壓器，供動(dòng)力和照明負(fù)載。②Y/Δ-11（y，d11）用于中等變壓器，電壓為10kV或35kV電網(wǎng)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(tǒng)中。

3 巴基斯坦能源部的QADIR ABAD水電站、SHARDA水電站設(shè)計(jì)的機(jī)組的機(jī)端電壓均為6.6kV。QADIR ABAD水電站通過11kV線路向系統(tǒng)送電，于2013年7月份調(diào)試成功。SHARDA水電站通過11kV線路向系統(tǒng)送電，于2015年12月份調(diào)試成功。兩個(gè)站在調(diào)試過程中，均出現(xiàn)了同期試驗(yàn)不成功的問題，經(jīng)過細(xì)致的排查，抓住排查出來的問題，再認(rèn)真的分析，最終使調(diào)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(fā)電機(jī)通過機(jī)端的PT和11kV母線PT的Uab線電壓進(jìn)行同期。發(fā)電機(jī)電壓和母線電壓中間隔了一個(gè)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(yàn)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)在同期點(diǎn)，機(jī)組對(duì)應(yīng)的出口斷路器不能合閘。出現(xiàn)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(guān)柜PT到同期屏的同期端子電壓線有沒有接錯(cuò)，因?yàn)槿A自公司的同期設(shè)計(jì)必須要用Uab相線電壓。

②檢查同期屏內(nèi)機(jī)端電壓端子到隔離變的接線，以及母線電壓端子到轉(zhuǎn)角變的接線。

③檢查一次回路，發(fā)電機(jī)出口到主變低壓側(cè)，以及主變和主變高壓側(cè)到11kV母線的A、B、C相是否在線纜顏色上相對(duì)應(yīng)。

④以上檢查流程都確認(rèn)后，沒有發(fā)現(xiàn)出任何錯(cuò)誤，但是還是問題沒有查出來出在那里。當(dāng)時(shí)選擇了一個(gè)比較常用的辦法，單獨(dú)用兩塊110V的電壓機(jī)械電壓表。一塊接待并電壓兩側(cè)的a相，一塊接待并電壓兩側(cè)的b相。就發(fā)現(xiàn)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(duì)應(yīng)一致的情況下，是不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)情況。所有的二次接線我們也確認(rèn)過，只有一種可能一次接線還是有錯(cuò)誤。

⑥基于上面的那些前期工作和分析，當(dāng)時(shí)要求安裝單位再次確認(rèn)一次接線的相序正確與否。一次接線的三相都用顏色標(biāo)示好了，巴基斯坦方的工程師用儀器馬上檢查出發(fā)電機(jī)到主變的低壓側(cè)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(fā)電機(jī)通過機(jī)端的PT和11kV母線PT的Uab線電壓進(jìn)行同期。發(fā)電機(jī)電壓和母線電壓中間隔了一個(gè)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(tái)機(jī)組和另外兩臺(tái)線路的斷路器斷開，分別把其中一臺(tái)機(jī)組的出口斷路器合上，機(jī)端電壓就送到11kV母線上。此時(shí)，母線PT的電壓和發(fā)電機(jī)機(jī)端PT的電壓是同一個(gè)電源。在外部一、二次線沒有錯(cuò)誤，主變、隔離變、轉(zhuǎn)角變型號(hào)都正確的話，整步表的角度差指針應(yīng)該停留在12點(diǎn)的方向，但是整步表的角度差指針指在9點(diǎn)的方向（說明華自公司用的機(jī)械指針式整步表在指針在12點(diǎn)方向表示角度差為0°，整步表指針在6點(diǎn)方向表示角度差為180°），隔了60°的角度差。與實(shí)際是不符的，需要仔細(xì)檢查問題出現(xiàn)的原因所在。

圖2

檢查排查問題的步驟如下：

①檢查從開關(guān)柜PT到同期屏的同期端子電壓線有沒有接錯(cuò)，因?yàn)槿A自公司的同期設(shè)計(jì)必須要用Uab相線電壓。

②檢查同期屏內(nèi)機(jī)端電壓端子到隔離變的接線，以及母線電壓端子到轉(zhuǎn)角變的接線。

③檢查一次回路，發(fā)電機(jī)出口到主變低壓側(cè)，以及主變和主變高壓側(cè)到11kV母線的A、B、C相是否在線纜顏色上相對(duì)應(yīng)。

④以上檢查流程都確認(rèn)后，沒有發(fā)現(xiàn)出任何錯(cuò)誤。就去查閱主變的實(shí)際型號(hào)，是否和自動(dòng)化這邊保持一致，因?yàn)樽詣?dòng)化這邊的轉(zhuǎn)角變就是y，d11的接線方式。但是主變的型號(hào)參數(shù)銘牌，因?yàn)榭偘降哪承┰颍巡恢ハ颉栔髯儚S家，由于時(shí)間久遠(yuǎn)和某些原因也不能確定主變繞組接線方式。通過現(xiàn)象分析，主變的繞組應(yīng)該是Y/Δ-1的接線方式。

⑤在確認(rèn)外部接線都無錯(cuò)誤，主變的問題可能性最大。就把手動(dòng)同期的角度差調(diào)的比較大，手動(dòng)同期，使機(jī)組帶上負(fù)荷。在發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)裝置中，分別投入Y/Δ-1和Y/Δ-11（華自公司的發(fā)變組差動(dòng)主保護(hù)裝置DMP320C1）兩種角度補(bǔ)償方式。發(fā)現(xiàn)在Y/Δ-1時(shí)，差流幾乎為零，在Y/ Δ-11時(shí)，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(dāng)時(shí)的解決方案是，把母線二次PT的轉(zhuǎn)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(gè)實(shí)例發(fā)現(xiàn)，在小水電站機(jī)組發(fā)變組同期的時(shí)候，由于并網(wǎng)用的兩組電壓中間隔了一個(gè)主變，存在一個(gè)角度差。在我們實(shí)際的并網(wǎng)調(diào)試中，由于安裝人員的馬虎，或者設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)家的一些不規(guī)范行為等等，造成了很大的麻煩。但是只要沉著應(yīng)對(duì)，基于同期的基本原理要求，對(duì)安裝、一次主設(shè)備、二次同期裝置各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行仔細(xì)檢查，先易后難，一步步排除，慢慢找出問題所出現(xiàn)的環(huán)節(jié)，最終把問題排除，使電站順利投運(yùn)，達(dá)到各方利益的最大化。

[1]強(qiáng)堯臣，主編《.小型水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》.北京：中國電力出版社，1996.

[2]施月華，責(zé)任編輯《.工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)》（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

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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(dòng)化方面工作。