投運/停機工況下水電廠運行電氣量計算方法

（沈陽藍通工程分公司，遼寧 沈陽 117101）

0 引言

水電廠的建設(shè)和生產(chǎn)為人們提供充足的電量，但是由于水電廠運行過程比較復(fù)雜，其運行過程中一部分元件一相或者兩相容易斷開[1]，從而導(dǎo)致發(fā)電廠運行狀態(tài)出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，甚至?xí)霈F(xiàn)非全相運行，為了解決該問題，需要準確了解水電廠在投運和停機工況下電氣量，但是目前現(xiàn)有的計算方法得到的電氣量存在較大的誤差，得不到精確水電廠運行負序、零序電流值，存在較大誤差，為此提出投運/停機工況下水電廠運行電氣量計算方法研究。

1 投運/停機工況下水電廠運行電氣量計算方法

1.1 發(fā)電機出口端電壓及流過主變電流

根據(jù)已知的水電廠發(fā)電機組有功功率和無功功率[2]，對投運和停機工況下水電廠高壓變支路輸送的有功功率和無功功率進行計算。已知在投運和停機工況下水電廠運行過程中，P為發(fā)電機組輸出的有功功率，Q為發(fā)電機組輸出的無功功率，P1為高壓變支路輸送的有功功率，Q1為高壓變支路輸送的無功功率，則投運和停機工況下水電廠發(fā)電機組對高壓主變支路輸出的有功功率和無功功率為：

假設(shè)投運和停機工況下水電廠運行過程中發(fā)電機組輸出出口端電壓為U，流經(jīng)發(fā)電機組主變的電流值為I，其計算公式如下：

式中，UE表示為投運和停機工況下水電廠發(fā)電機組外接系統(tǒng)電源值，在計算過程中相角可視為零；ZE為正序等效阻抗[3]；ZT為主變正序阻抗。

1.2 發(fā)電機次暫態(tài)電勢幅值及相角

投運和停機工況下水電廠運行過程中發(fā)電機組的次暫態(tài)電勢幅值E與發(fā)電機組高壓主變支路輸出的有功功率和無功功率，以及發(fā)電機出口端電壓及流過主變電流之間的關(guān)系用公式表示如下：

式中，Z表示發(fā)電機組的次暫態(tài)電抗。投運和停機工況下水電廠運行過程中發(fā)電機組的相角與發(fā)電機組高壓主變支路輸出的有功功率和無功功率，以及發(fā)電機出口端電壓及流過主變電流之間的關(guān)系用公式表示如下：

通過該關(guān)系式求出投運和停機工況下水電廠運行過程中發(fā)電機組的相角。

1.3 發(fā)電機運行電氣量

根據(jù)水電廠運行過程中發(fā)電機組接線圖以及不同工況下各個相位點位置，作出投運和停機工況下水電廠運行過程中正序、負序和零序網(wǎng)絡(luò)圖，該網(wǎng)圖用公式表示如下：

式中，U1、U2、U3為發(fā)電機組正序、負序、零序電壓分量值；Z1、Z2、Z3為發(fā)電機組正序、負序、零序電流分量值；I1、I2、I3為發(fā)電機組正序、負序、零序等值阻抗。根據(jù)投運和停機工況下水電廠運行過程中斷路器的邊界條件作出對應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)圖并分析，得到以下公式：

根據(jù)投運和停機工況下水電廠運行中發(fā)電機組負序和零序的電壓和電流值，進而求出不同工況下各序網(wǎng)絡(luò)中電流和電壓值的分布情況，以此完成對投運和停機工況下水電廠運行電氣量。

2 實驗論證分析

實驗以某水電廠為實驗對象，該水電廠生產(chǎn)運行過程中使用的發(fā)電機組型號為HYUD-14SD，運行過程中涉及的斷路器型號為HJSD-AD45，利用兩種方法分別計算投運和停機工況下水電廠運行電氣量，結(jié)果如下表所示。

表1 兩種計算方法計算誤差對比（kV）

從上表中可以看出，設(shè)計方法計算誤差基本可以控制在0.02kV 以下，最大計算誤差僅為0.015kV；而傳統(tǒng)方法計算誤差最大值為9.264kV，計算誤差遠遠高于設(shè)計方法，因此實驗證明了設(shè)計方法精度更高，更適用于投運/停機工況下水電廠運行電氣量計算。

3 結(jié)束語

本文在現(xiàn)有文獻資料的基礎(chǔ)上，對投運/停機工況下水電廠運行電氣量計算方法進行了研究，提出了一套有關(guān)水電廠不同工況下電氣量的計算理論，并利用實驗證明了該套計算理論可以有效保證水電廠運行電氣量計算精度。此次研究對減小投運/停機工況下水電廠運行電氣量計算誤差具有重要作用，同時有助于解決水電廠非全相運行問題，對保證水電廠運行穩(wěn)定，減小水電廠運行故障具有重要的現(xiàn)實意義。