某發電廠機組整組啟動試驗過程中存在的問題及解決方法

文/吳俊杰

0 引言

發電廠機組整組啟動試驗，能夠通過試驗數據驗證設備的性能，最大限度保證機組在投產時可靠運行、安全投入生產，發揮出投資效益。本研究介紹某發電廠1000MW國產超超臨界燃煤機組整組啟動試驗狀況，提出整組啟動試驗優化處理方法，最終對啟動試驗結果進行分析與評價。

某發電廠1000MW 級國產超超臨界燃煤機組1號機發變組整組啟動試驗項目，電氣主接線采取發電機－主變壓器組接線方式接入500kV母線，發電機出口裝設斷路器，發電機機端由封閉母排經出口斷路器與主變壓器及兩臺高壓廠用變壓器、勵磁變壓器連接。項目主要以發電機短路特性試驗、發電機空載特性試驗、發電機空載狀態下勵磁參數實測試驗、發電機假同期試驗為研究重點，依據當前國家能源局頒布的《電力建設施工質量驗收規程第6部分調整試驗》及《火電工程啟動調試工作規定》的要求，對1號機發變組進行整組啟動試驗，進而驗證發變組各項試驗性能，分析啟動過程中存在的問題，提供解決方法。

1 啟動試驗項目及目的

1.1 發電機短路特性試驗目的

發電機短路特性試驗目的包括：檢查發電機電流幅值、相位，保證三相電流角度的正確性；記錄發電機電流上下測量值，獲取定子穩態短路電流與勵磁電流關系曲線；檢查發電機的保護、測量電流回路，確保電流回路無開路現象；檢查定子三相電流的對稱性，確保三相電流平衡；用得出的特性曲線結合空載特性求取電機的參數，判斷線圈有無匝間短路。

1.2 發電機空載特性試驗目的

發電機空載特性試驗目的包括：檢查發電機保護、測量、勵磁系統的電壓回路，檢查發電機磁路的飽和程度；檢查發電機定子和轉子的接線的正確性，并通過它取得發電機的相關參數；檢查發電機電壓三相對稱性、相序正確性。

1.3 發電機勵磁參數實測與勵磁整體試驗目的

（1）通過現場實測勵磁系統的參數，確認勵磁系統的模型，驗證廠家提供的試驗機組數學模型及其參數是否與實際相符，驗證其是否滿足國標的要求。

（2）發電機空載時通過現場實際測試，獲得發電機空載5%階躍試驗數據等動態參數，驗證勵磁系統動態性能，驗證其是否滿足有關標準的要求，并為建模和仿真計算提供依據。

（3）通過實測驗證勵磁系統的設計回路、整定值和總體性能，檢驗是否滿足電網的規程以及并網發電的要求。

1.4 發電機假同期試驗目的

對同期系統增磁、減磁、升速、減速、合閘導前角等功能進行全面測試，錄取合閘時的波形，分析合閘指令發出至合閘反饋的時間，分析合閘指令是否在系統側與待并側電壓差最小時發出，使其在同期并網過程中能夠以良好的控制品質促成同期條件的實現，并不失時機地捕捉到第一次并網機會，確保同期回路的正確性，避免發電機及電網遭受較大的電氣沖擊從而造成電氣設備傷害。

2 啟動試驗過程中存在的問題及解決方法

2.1 短路狀態下定子無電流輸出問題及解決方法

在做發電機短路試驗過程中，勵磁系統起勵，發電機定子無電流輸出，幅值為0A，保護、測量、監控等設備無法顯示電流值，影響判斷電流回路正確性，無法得出數據與勵磁的數據比較。針對這種問題，采用相關措施并對此問題進行分析，最終查明原因為發電機轉子與定子繞組的連接銅排生銹，導致接觸不良。經過對銅排打磨后回裝，再次起勵，發電機定子電流輸出測量正確，該問題才得以解決。

2.2 定子電壓偏小問題

在做發電機空載試驗過程中，勵磁建壓，發電機3YH PT二次側對地電壓偏小，與1YH和2YH相差較大。經分析，發電機一共有3組PT，分別為1YH、2YH、3YH，其中1YH、2YH為全絕緣電壓互感器，3YH為半絕緣電壓互感器，問題的根本原因為3YH半絕緣電壓互感器高壓N極未接地，因半絕緣電壓互感器屬于直接接地的單相電壓互感器，在智能電網正常運行情況下，電壓互感器只承受電力回路的相電壓，所以致使一次電壓通過電壓互感器時對地未有基準點，導致二次側電壓偏小。需在半絕緣電壓互感器高壓N極處直接接地來解決此問題。

2.3 定子電壓極性接反問題及解決方法

在做發電機空載試驗過程中，發電機電壓升至額定，對定子電壓進行同源核相，以1YH PT的A相電壓作為基準，測量2YH PT的A、B、C相電壓，結果1YH PT的A相電壓與2YH PT的A相電壓相反180度，1YH PT的A相電壓與2YH PT的B相電壓相反300度，1YH PT的A相電壓與2YH PT的C相電壓相反60度。對此問題分析后，查明原因為2YH PT本體側二次接線端首尾接線方式接反，A與N接反、B與N接反、C與N接反，使電壓剛好差180度的角差，見圖1。分析確認問題所在，將2YH PT本體側二次端首尾調換接線方式，見圖2，重新將發電機升至額定電壓，測量1YH PT的A相電壓與2YH PT的A相電壓為0度，1YH PT的A相電壓與2YH PT的B相 電 壓 為120度，1YH PT的A相 電 壓 與2YH PT的C相電壓為240度，電壓核相正確，該問題得以解決。

圖1 發電機180度接線方式

圖2 發電機0度接線方式

2.4 同步檢查表電壓回路接反問題及解決方法

在進行發電機假同期試驗時，同步檢查表所接入的待并側電壓回路接反，使假同期試驗在電壓角差180度與電壓差值在最高時合閘出口。問題若發生在正常同期并網時，將對發電機與變壓器產生很大的沖擊電流，甚至會導致發電機與變壓器燒壞。本項目的同期功能采用GE公司生產的MARKVI系統內部模塊實現，另配一個同步檢查表作為輔助合閘繼電器，同期整個邏輯在MARKVI系統內部模塊采集的系統側與待并側電壓差值為0時與電壓角差為0時發出合閘指令，同步檢查表所采集的電壓差值為0時與電壓角差為0時發出指令，2個指令同時閉合驅動HJ合閘繼電器，合閘出口。經過分析發現同步檢查表電壓回路接線錯誤，接線情況：系統側電壓A1接在②端子，a1接在④端子，待并側電壓A2接在⑥端子，a2接在⑧端子，使得系統側電壓與待并側電壓差值在幅值最高時與角差在180度時發出指令。經修改后，正確接線方式：系統側電壓A1接在②端子，a1接在④端子，待并側電壓A2接在⑧端子，a2接在⑥端子，見圖3。再次驗證同期功能回路，MARKVI系統內部模塊采集的系統側與待并側電壓差值為0時與電壓角差為0時發出合閘指令，同步檢查表所采集的電壓差值為0時與電壓角差為0時發出指令，兩個指令同時閉合驅動HJ合閘繼電器，合閘正確出口。

圖3 同步檢查表正確接線方式

2.5 誤上電保護動作跳閘及解決方法

在發電機同期并網時，發電機誤上電保護動作，導致發電機滅磁開關跳閘、電氣保護動作聯鎖觸發汽輪機ETS動作跳閘、主汽門及高調門關閉、汽輪機跳閘觸發鍋爐MFT動作，鍋爐跳閘，機組全停。針對這種電氣故障問題，需要從電氣保護裝置上以及電氣二次回路上分析原因，經檢查，發現導致電氣保護動作的原因有兩方面：一是同期點為發電機出口開關，同期點開關輔助接點采用擴展繼電器接點引至發電機誤上電保護邏輯，由于并網時開關擴展繼電器接點閉合時間較慢，未能在整定時間內接點閉合，導致觸發保護動作；二是發電機誤上電保護定值整定偏小，根據保護說明書上的計算方式，應以線電流計算，但整定計算人員按相電流計算，所以導致定值偏小使保護動作。經過對電氣保護以及二次回路全面分析后，將開關擴展繼電器輔助接點回路取消，變更改為開關實際的輔助接點回路，并將誤上電保護整定值以正確方式整定，該問題得以解決。

3 結語

經過對某發電廠1000MW 級國產超超臨界燃煤機組1號機發變組進行發電機短路特性試驗、發電機空載特性試驗、發電機空載狀態下勵磁參數實測試驗、發電機假同期試驗等試驗后，將啟動試驗過程中存在的問題進行優化完善，重新試驗數據均符合啟動規程及其他規程規定要求，各項性能表現出良好的研究結果；機組運行穩定，符合投產運作的基本需求，證明本研究具有實效性。