桐柏抽蓄機(jī)組開(kāi)關(guān)閉鎖分閘處理方法分析

徐喆

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

桐柏抽蓄機(jī)組開(kāi)關(guān)閉鎖分閘處理方法分析

徐喆

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

抽蓄機(jī)組各種工況轉(zhuǎn)換頻繁，機(jī)組開(kāi)關(guān)分合操作也相對(duì)頻繁，運(yùn)行過(guò)程中若發(fā)生機(jī)組開(kāi)關(guān)閉鎖分閘的情況,將極大威脅電站及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文針對(duì)桐柏抽水蓄能電站機(jī)組開(kāi)關(guān)，通過(guò)分析不同方法對(duì)系統(tǒng)及機(jī)組本身的影響，提出了電站機(jī)組開(kāi)關(guān)閉鎖分閘時(shí)更為合理的處理方法。

抽水蓄能；機(jī)組開(kāi)關(guān)(GCB)；閉鎖分閘

1　概述

桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺(tái)縣境內(nèi)，設(shè)計(jì)安裝4臺(tái)300MW的可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，以雙回500 kV線路接入華東電網(wǎng)，屬日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，在華東電網(wǎng)承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和緊急事故備用等任務(wù)。電站機(jī)組主要有發(fā)電、發(fā)電調(diào)相、抽水、抽水調(diào)相等4種正常運(yùn)行工況，還有水輪機(jī)、線路充電（黑啟動(dòng)）、水泵拖動(dòng)等3種特殊運(yùn)行工況。電站采用一機(jī)一變的組合單元接線，在發(fā)電電動(dòng)機(jī)出口處裝設(shè)了SF6氣體絕緣斷路器作為機(jī)組開(kāi)關(guān)(GCB)，以減少高壓側(cè)斷路器操作次數(shù)，承擔(dān)正常運(yùn)行切換操作、短路故障跳閘以及同期并網(wǎng)等作用。抽蓄機(jī)組各種工況轉(zhuǎn)換頻繁，機(jī)組開(kāi)關(guān)分合操作也相對(duì)頻繁，運(yùn)行過(guò)程中若發(fā)生機(jī)組開(kāi)關(guān)閉鎖分閘的情況,將極大威脅電站及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2　問(wèn)題研究與分析

2.1機(jī)組開(kāi)關(guān)及其閉鎖分合閘條件

桐柏抽水蓄能電站機(jī)組開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)的滅弧單元，主導(dǎo)電觸頭為銅鍍銀材料，弧觸頭由銅鎢合金材料制成。

開(kāi)關(guān)采用熱膨脹+壓氣+磁吹的混合式滅弧原理，利用開(kāi)斷操作時(shí)的氣流場(chǎng)、電磁場(chǎng)和SF6氣體絕緣恢復(fù)物性相互優(yōu)化組合，通過(guò)磁吹線圈感應(yīng)控制滅弧力度和操作做功，從而獲得良好的滅弧性能和開(kāi)斷性能，可防止切斷小電流時(shí)產(chǎn)生截流操作過(guò)電壓。正常運(yùn)行時(shí)，其SF6氣體額定壓力為0.62MPa，當(dāng)壓力降至0.54MPa時(shí)，開(kāi)關(guān)將閉鎖分合閘。

機(jī)組開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)為液壓彈簧式，三相聯(lián)動(dòng)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(nèi)，低于30%額定操作電壓時(shí)，分合閘線圈將不吸合。操作機(jī)構(gòu)還裝設(shè)有油壓監(jiān)視裝置，當(dāng)油壓達(dá)到下限規(guī)定值時(shí)閉鎖分合閘。

2.2發(fā)電工況下機(jī)組開(kāi)關(guān)閉鎖分閘處理方法分析

假如機(jī)組在發(fā)電運(yùn)行狀態(tài),上位機(jī)報(bào)機(jī)組開(kāi)關(guān)閉鎖分閘信號(hào)并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后，一般處理方法是：

（1）立即將機(jī)組開(kāi)關(guān)改為非自動(dòng)，防止機(jī)組開(kāi)關(guān)跳閘損壞；

（2）聯(lián)系調(diào)度暫時(shí)將機(jī)組轉(zhuǎn)為發(fā)電調(diào)相工況，減少對(duì)系統(tǒng)的影響，待搶修完畢后再停機(jī)；

（3）需要停機(jī)處理則應(yīng)聯(lián)系調(diào)度減機(jī)組負(fù)荷或轉(zhuǎn)移負(fù)荷；

（4）倒換廠用電，再拉開(kāi)500 kV相應(yīng)開(kāi)關(guān)。

如果不把機(jī)組由發(fā)電工況轉(zhuǎn)為發(fā)電調(diào)相工況，機(jī)組直接停機(jī)狀態(tài)見(jiàn)發(fā)電停機(jī)流程26-1和26-2（圖1、圖2）。

在圖2流程中可以看出,機(jī)組開(kāi)關(guān)分開(kāi)后才會(huì)去停勵(lì)磁停機(jī)GB_EXC_OF_26，此時(shí)機(jī)組開(kāi)關(guān)未分開(kāi)，勵(lì)磁仍舊空載運(yùn)行。結(jié)合圖1流程可以看出，機(jī)組應(yīng)該運(yùn)行在導(dǎo)葉空載或有功空載、勵(lì)磁空載或無(wú)功空載這么一個(gè)狀態(tài)，其實(shí)仍舊還是在發(fā)電工況，只是有功很小，所以這個(gè)時(shí)候機(jī)組振動(dòng)將會(huì)非常大，對(duì)機(jī)組危害嚴(yán)重。此時(shí)必須馬上向網(wǎng)調(diào)申請(qǐng)拉開(kāi)相應(yīng)500 kV線路開(kāi)關(guān)和橋開(kāi)關(guān)，防止設(shè)備損害。

那么，在發(fā)電調(diào)相工況下，機(jī)組由于某種非保護(hù)原因停機(jī)，機(jī)組狀態(tài)見(jiàn)發(fā)電調(diào)相停機(jī)流程3S-1和3S-2（圖3、圖4）。

在圖4中，調(diào)速器停機(jī)GOV_SP_3S的條件是STP_3S_2_OK或者GCB_OF_3S，只要機(jī)組開(kāi)關(guān)沒(méi)分開(kāi)，3S-2流程就會(huì)超時(shí)，這兩個(gè)條件都不會(huì)滿足，所以調(diào)速器仍舊在運(yùn)行，但調(diào)速器已經(jīng)不在調(diào)相模式，結(jié)合圖1流程可以看出，此時(shí)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)電調(diào)相狀態(tài)相比，只有勵(lì)磁空載和調(diào)速器不在調(diào)相模式這兩個(gè)條件不同，其他都是一樣的，導(dǎo)葉和球閥都在關(guān)閉狀態(tài)，仍舊從系統(tǒng)中吸收少量有功。

這種狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生很大的振動(dòng)。但是由機(jī)組保護(hù)閉鎖條件圖（圖5）可以看出，在這種狀態(tài)下，發(fā)電電動(dòng)機(jī)逆功率保護(hù)32G-A和濺水功率保護(hù)37G-B是不會(huì)閉鎖的，所以要分析這兩個(gè)保護(hù)是否動(dòng)作。

再看濺水功率保護(hù)37G-B，此時(shí)機(jī)組流程停留在3S-2，如果壓水能夠保持，機(jī)組吸收的有功不會(huì)大于濺水功率設(shè)定值12%n，則濺水功率保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，否則水位上升必將導(dǎo)致濺水功率保護(hù)動(dòng)作引起機(jī)組開(kāi)關(guān)失靈保護(hù)動(dòng)作而跳500 kV開(kāi)關(guān)。

由圖6和圖7可以看出，只有當(dāng)流程走到3S-3時(shí)，DEWAT_K_OF_3S和AIKV-CL_3S這兩個(gè)指令才去復(fù)歸壓水補(bǔ)氣閥，所以在這之前，DEWAT_K信

號(hào)在，壓水補(bǔ)氣閥仍舊會(huì)按照尾水管水位來(lái)進(jìn)行補(bǔ)氣，顯然，濺水功率保護(hù)也不會(huì)動(dòng)作。

我們?cè)俜治鱿掳l(fā)電工況轉(zhuǎn)發(fā)電調(diào)相過(guò)程（23流程）中，由于某種非保護(hù)原因轉(zhuǎn)停機(jī)，此時(shí)是否會(huì)引起保護(hù)動(dòng)作。23流程收到停機(jī)令后仍舊是走的3S停機(jī)流程，最后還是會(huì)停留在3S-2超時(shí)，發(fā)電轉(zhuǎn)發(fā)電調(diào)相的過(guò)程是一個(gè)關(guān)導(dǎo)葉、壓水、關(guān)球閥、壓水保持的過(guò)程，如果壓水還沒(méi)成功，就已經(jīng)走3S流程，則機(jī)組轉(zhuǎn)輪在水中轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)組吸收的有功會(huì)比較大，很可能超過(guò)逆功率保護(hù)32G-A設(shè)定值-5%n，由于流程走不下去，會(huì)一直保持這個(gè)狀態(tài)，32G-A通過(guò)延遲時(shí)間后動(dòng)作出口，引起開(kāi)關(guān)失靈動(dòng)作，跳500 kV開(kāi)關(guān)。并且球閥和導(dǎo)葉關(guān)閉后，濺水功率保護(hù)也會(huì)解鎖，也有可能出口。

在機(jī)組開(kāi)關(guān)閉鎖分閘信號(hào)發(fā)出后，將機(jī)組由發(fā)電工況轉(zhuǎn)換為發(fā)電調(diào)相工況雖然減去了負(fù)荷，減少了對(duì)系統(tǒng)的影響，但也增加了線路開(kāi)關(guān)跳閘的風(fēng)險(xiǎn)，因此，可以考慮另一種處理方法：

（1）立即將機(jī)組開(kāi)關(guān)改為非自動(dòng)，防止機(jī)組開(kāi)關(guān)跳閘損壞；

（2）聯(lián)系調(diào)度申請(qǐng)拉開(kāi)500 kV開(kāi)關(guān)；

（3）倒換廠用電，在機(jī)組負(fù)荷減下來(lái)后拉開(kāi)相應(yīng)500 kV開(kāi)關(guān)；

（4）停機(jī)處理。

[1]梅祖彥.抽水蓄能發(fā)電技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M].3版.北京：中國(guó)電力出版社，2000.

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[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(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)實(shí)用技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)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(yùn)行維護(hù)工作。

TV743

B

1672-5387（2015）11-0021-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.007

2015-07-31