向家壩水電廠發(fā)變組零起升壓操作淺析

郁 光，陳 剛，周 勇，姜 薇

（向家壩水力發(fā)電廠，四川 宜賓 644612）

1 概述

向家壩水電站左右岸共設(shè)計安裝8臺800 MW水輪發(fā)電機組，采用發(fā)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(guān)站都以500 kV級電壓接入系統(tǒng)，各出交流500 kV線路2回至復(fù)龍換流站，500 kV側(cè)進(jìn)、出線為4進(jìn)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(xiàn)地匯控功能結(jié)合在一起，并與保護(hù)裝置一起組屏安放于GIS設(shè)備旁，構(gòu)成保護(hù)及智能匯控柜，結(jié)合測控裝置、交換機和遠(yuǎn)動通信裝置，實現(xiàn)面向間隔的保護(hù)、測控和GIS智能控制一體化。發(fā)電機出口開關(guān)的自動準(zhǔn)同期功能由相應(yīng)LCU完成，GIS串內(nèi)開關(guān)的自動準(zhǔn)同期功能由智能匯控柜內(nèi)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(fā)變組零升操作進(jìn)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(biāo)中電力變壓器的相關(guān)規(guī)定，當(dāng)主變初次投入運行、檢修或事故后，需經(jīng)零起升壓試驗后方可并入系統(tǒng)。主變零起升壓的電源選取一般有三種方式：

（1）由發(fā)電機組通過GCB帶主變零起升壓。

（2）另設(shè)獨立電源（如柴油發(fā)電機或調(diào)壓器等）對主變零起升壓。

（3）線路通過開關(guān)站串內(nèi)開關(guān)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(yōu)化配置，所以通過本廠發(fā)電機組帶主變零升是最優(yōu)的方式。

3 存在的問題及解決方案

按三峽運行操作經(jīng)驗，發(fā)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(dāng)發(fā)變組升壓完成后，可以合上CCB并網(wǎng)運行。但由于我廠主變高壓側(cè)沒有設(shè)置CCB，當(dāng)發(fā)電機帶主變零起升壓時存在一些與以往操作習(xí)慣不符的地方。在此對操作中的可能存在的問題進(jìn)行分析并提出解決方案。

3.1 廠家設(shè)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(tǒng)，我廠勵磁調(diào)節(jié)器“勵磁投入”的邏輯中設(shè)置了“GCB在分位”作為勵磁投入的條件之一。但這樣一來當(dāng)發(fā)電機合上GCB帶主變零升時，勵磁將不能投入。僅在Unlocked（調(diào)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(diào)節(jié)器判斷GCB位置的回路中并聯(lián)一個小開關(guān)，當(dāng)發(fā)變組零升需合上GCB前，合上此開關(guān)，強制送給勵磁調(diào)節(jié)器一個“GCB在分位”的信號，“騙”過勵磁調(diào)節(jié)器，即解除了勵磁調(diào)節(jié)器對GCB位置的閉鎖。如圖2：

圖2 并聯(lián)小開關(guān)加裝示意圖

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

（3）將6串進(jìn)線開關(guān)5061與5062的常閉位置接點串聯(lián)后與GCB送勵磁調(diào)節(jié)器的常閉位置接點并聯(lián)，當(dāng)5061分閘且5062分閘或808DL分閘時，勵磁調(diào)節(jié)器可以進(jìn)行起勵操作。

在實際工程設(shè)計中，中南設(shè)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(rèn)為，此方案稍有不妥之處在于，在實際運行中，發(fā)變組零升前，由于主變的檢修工期一般較長，為增加線路側(cè)送電可靠性，往往會將5061,5062兩開關(guān)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(nèi)開關(guān)，若零升試驗失敗，而短時不能恢復(fù)時，只能將5061、5062兩開關(guān)再次合上，增加了對開關(guān)的操作，同時對系統(tǒng)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(fā)變組零升試驗完成后不能直接并網(wǎng)

在投產(chǎn)運行后，系統(tǒng)帶主變倒掛運行將作為常態(tài)，所以機組同期點只設(shè)置GCB一個。由于開關(guān)站LCU沒有設(shè)置同期裝置，只能通過智能匯控柜內(nèi)的PCS9821智能裝置完成串內(nèi)開關(guān)的同期合閘功能。此種同期方式與調(diào)速器沒有直接通信聯(lián)系，在開關(guān)同期合閘令發(fā)出以后，不能及時的調(diào)整機組的轉(zhuǎn)速以匹配同期點的捕捉，且同期令最大復(fù)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(hù)裝置實現(xiàn)，不是專用的準(zhǔn)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(chǎn)后試驗驗證。

如果不采用這種方式，當(dāng)發(fā)變組完成零升試驗后，只能將GCB斷開，由開關(guān)站對主變充電后，機組方可通過GCB并網(wǎng)運行。而開關(guān)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(nèi)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(fā)生匝間或是層間短路等嚴(yán)重的故障。同時合閘瞬間對保護(hù)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(shè)置了CCB可以在主變高壓側(cè)進(jìn)行同期合閘而避免了這一情況的出現(xiàn)，大大減少了對主變的沖擊。

3.3 監(jiān)控系統(tǒng)中GCB不能無壓合閘

同樣由于默認(rèn)主變倒掛運行為常態(tài)，所以監(jiān)控系統(tǒng)中對GCB的操作方式只有“同期合閘”和“試驗合閘”。前者用于發(fā)電機并網(wǎng)，后者在試驗情況下，GCB不經(jīng)過同期裝置而直接合閘，相當(dāng)于現(xiàn)地手動合閘的效果，但需要將LCU上開關(guān)操作方式把手TS2切換至“試驗”位置。所以，當(dāng)發(fā)電機帶主變零升時，由于此時機組和主變都不帶電，不能進(jìn)行同期合閘，通過監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)“試驗合閘”令，或在GCB本體上，現(xiàn)地手動合閘。

4 發(fā)變組零升操作流程

按目前設(shè)計，建議發(fā)變組零升操作流程如下：

（1）檢查機組一二次設(shè)備具備升壓條件。

（2）推上主變壓器中性點刀閘，退出相關(guān)啟動失靈連片。

（3）斷開相應(yīng)的串內(nèi)開關(guān)，拉開相應(yīng)刀閘。

（4）啟動主變冷卻器。

（5）現(xiàn)地手動合上GCB（或通過監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)“試驗合閘”）。

（6）手動開機至空轉(zhuǎn)正常，查機組空轉(zhuǎn)正常。

（7）現(xiàn)地模式下，將勵磁調(diào)節(jié)器切至ECR調(diào)節(jié)，并查電流設(shè)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(fā)變組設(shè)備無異常。

（10）斷開 GCB。

（11）投入相關(guān)啟動失靈保護(hù)連片。

（12）推上相應(yīng)串內(nèi)開關(guān)相應(yīng)刀閘，合上串內(nèi)開關(guān)，查主變充電正常。

（13）將勵磁調(diào)節(jié)器切至遠(yuǎn)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(fù)荷至適當(dāng)，查發(fā)變組并網(wǎng)運行正常。

5 結(jié)語

針對主變零升操作中可能出現(xiàn)的問題，對其進(jìn)行分析并總結(jié)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(nèi)開關(guān)至少有一組在分位。故在發(fā)變組零升時，只要串內(nèi)進(jìn)線開關(guān)斷開，即便GCB在合位，仍可進(jìn)行起勵。

（2）由于通過串內(nèi)開關(guān)對發(fā)變組進(jìn)行同期并網(wǎng)的方式還有待驗證，故發(fā)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(nèi)開關(guān)對已試驗過的主變進(jìn)行充電，將主變拉入系統(tǒng)后再通過GCB將發(fā)電機并入系統(tǒng)。

（3）由于監(jiān)控系統(tǒng)中不能實現(xiàn)GCB的無壓合閘，只能采用現(xiàn)地手動合閘或LCU控制把手在試驗位置時，通過監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行試驗合閘，試驗完成后，要及時恢復(fù)該把手至“遠(yuǎn)方”位置。

[1]陳換水.發(fā)電機自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)過程中應(yīng)注意的問題[J].北京電力高等?？茖W(xué)校校報，2011.

[2]中南勘測設(shè)計院.向家壩水電站施工詳圖設(shè)計[Z].2011.

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