某抽水蓄能電站背靠背啟動過程中存在的問題分析與處理

張永明　王永強　蘇東亮

摘要：背靠背啟動是抽水蓄能機組一種重要的抽水運行啟動方式，本文對抽水蓄能機組背靠背啟動過程中發(fā)現(xiàn)的不安全因素進行了詳細分析，并提出了有效的改進方案。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能機組；背靠背啟動；滅磁開關(guān)跳閘；停機程序

引言

抽水蓄能機組目前主要采用兩種方式啟動機組抽水運行：①利用大功率靜止變頻器（SFC）提供0至50HZ連續(xù)可調(diào)交流電源，啟動機組；②“背靠背”啟動方式。“背靠背”啟動是指將本電站任意一臺機組作為拖動機組，將待抽水運行機組由靜止緩慢拖至額定轉(zhuǎn)速滿足并網(wǎng)條件。抽水機組并網(wǎng)后，擔(dān)任拖動任務(wù)的機組即可自動斷開與被拖動機組的電氣聯(lián)接并退回靜止備用狀態(tài)。抽水機組由電網(wǎng)電力驅(qū)動，開始抽水，退回靜止備用狀態(tài)的拖動機組仍可繼續(xù)拖動電站其余機組，或由其它機組將其拖動至抽水狀態(tài)，直至整個電站剩下最后一臺機組。

1.某抽水蓄能電站背靠背啟動過程中發(fā)現(xiàn)的問題

1.1在拖動過程中，模擬任何一臺機組的電氣保護動作出口或按下緊急停機按鈕（為保證機組安全而設(shè)置常備緊急停機按鈕），發(fā)現(xiàn)兩臺機組的滅磁開關(guān)跳閘不同步（兩臺機組的滅磁開關(guān)跳閘時間差在800ms以上）。且兩臺機組間定子電流達到正常啟動時定子電流的2-3倍。該電流幅值雖不會損毀發(fā)電機，但對機組電機的定子繞組及啟動母線、刀閘等造成潛在危險和不利影響。實際運行中定子或轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)短路故障導(dǎo)致電氣保護動作出口（保護誤動除外），此時若產(chǎn)生上述缺陷，兩臺機組滅磁開關(guān)跳閘不同步，導(dǎo)致定子繞組中存在強大電源，致使短路電流無法立即消失，可能對電機造成損傷，導(dǎo)致事故擴大化。致使修復(fù)難度增大，修復(fù)時間延長，經(jīng)濟損失變大。

1.2背靠背啟動時，若機組保護動作出口或緊急停機，機組反應(yīng)動作存在設(shè)計缺陷。按照停機流程跳開兩臺機組的滅磁開關(guān)，立即拉開拖動刀閘，此時定子電流未衰減至零。因刀閘無滅弧能力，強行斷開兩臺機組定子間的電氣連接，將對刀閘觸頭造成損傷。經(jīng)現(xiàn)場查看，拖動刀閘觸頭確實被燒毀。

下圖為該電站背靠背啟動過程中保護動作出口后所錄波形圖：

2.問題的分析與處理

2.1經(jīng)分析確認，因通訊延時導(dǎo)致兩臺機組滅磁開關(guān)跳閘不同步

背靠背啟動中，任何一臺機組保護動作后均會通過硬接線跳開本機組的滅磁開關(guān)，同時將跳閘信號通過現(xiàn)場總線通訊送至監(jiān)控系統(tǒng)，再由監(jiān)控系統(tǒng)給另一臺機組發(fā)跳開滅磁開關(guān)的指令。這種通過計算機通訊的傳輸就造成了一定的延時，使兩臺機組滅磁開關(guān)跳閘存在時間差。此時，滅磁開關(guān)未跳閘的機組電機存在內(nèi)電勢，在定子繞組中產(chǎn)生較大電流，當(dāng)有短路點存在時電流會更大。

為消除以上缺陷，建議背靠背啟動過程中，機組保護添加“跳相鄰機組單元”接點，即兩臺機組中的任一臺保護動作出口后，將送給另外一臺機組的跳滅磁開關(guān)的跳閘信號改為硬接線，并在監(jiān)控系統(tǒng)中安裝中間繼電器擔(dān)負“編組”功能，保證被選中背靠背啟動的兩臺機組之間跳閘信號的硬接線是聯(lián)通的，而不會將跳閘信號送到不參與背靠背啟動的機組上。按照以上方案優(yōu)化后，再次進行試驗，模擬保護動作，兩臺機組滅磁開關(guān)同步跳閘，有效解決了兩臺機組滅磁開關(guān)不能同步跳閘的問題。

2.2若保護動作出口或緊急停機時，機組反應(yīng)動作存在設(shè)計缺陷

經(jīng)分析確認，此缺陷是由監(jiān)控系統(tǒng)停機流程造成。按照停機流程跳開兩臺機組的滅磁開關(guān)，必須立即拉開拖動刀閘。由于轉(zhuǎn)子回路滅磁過程無法瞬間完成，定子電流存在衰減過程。刀閘無滅弧能力，在定子電流未衰減至零時，強行斷開兩臺機組定子間的電氣連接。會對刀閘的觸頭造成損傷。為此，建議修改機組的停機程序，在拉開拖動刀閘前，先檢測兩臺機組的轉(zhuǎn)速，待轉(zhuǎn)速為零后，再拉開拖動刀閘或拖動機組的出口開關(guān)。停機流程修改后，再次進行停機操作，該問題得到了有效解決。

3.結(jié)論

抽水蓄能電站是具有調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等多種用途的特殊電源，背靠背啟動更是其一種重要的抽水運行啟動方式。消除背靠背啟動的安全隱患，對保證抽水蓄能機組經(jīng)濟、穩(wěn)定的運行有種重要意義。

參考文獻：

[1]常永亮.抽水蓄能機組背靠背啟動中跳閘技術(shù)改造方案.機電與金屬，（2011 ）07-0034-03.

[2]呂宏水，馮勇，朱曉東，曾繼倫，邵宜祥.抽水蓄能機組背靠背啟動的研究.水電廠自動化，2006-04.

作者簡介：張永明（1985-），男，山東濟南人，助理工程師。