向家坝水电厂发变组零起升压操作浅析

郁 光，陈 刚，周 勇，姜 薇

（向家坝水力发电厂，四川 宜宾 644612）

1 概述

向家坝水电站左右岸共设计安装8台800 MW水轮发电机组，采用发电机-变压器单元接线。左、右岸电站各4台主变压器。主变额定容量均为890 MVA。左、右岸开关站都以500 kV级电压接入系统，各出交流500 kV线路2回至复龙换流站，500 kV侧进、出线为4进2出，3串3/2接线，采用全封闭组合电器(GIS)。GIS通过PCS9821智能装置将二次测控功能与GIS现地汇控功能结合在一起，并与保护装置一起组屏安放于GIS设备旁，构成保护及智能汇控柜，结合测控装置、交换机和远动通信装置，实现面向间隔的保护、测控和GIS智能控制一体化。发电机出口开关的自动准同期功能由相应LCU完成，GIS串内开关的自动准同期功能由智能汇控柜内的PCS9821智能装置完成。本文仅以向家坝右岸地下电站为例对发变组零升操作进行分析（见图1）。

图1 向家坝右岸地下电站简化接线图

2 主变零升时电源的选取

按国标中电力变压器的相关规定，当主变初次投入运行、检修或事故后，需经零起升压试验后方可并入系统。主变零起升压的电源选取一般有三种方式：

（1）由发电机组通过GCB带主变零起升压。

（2）另设独立电源（如柴油发电机或调压器等）对主变零起升压。

（3）线路通过开关站串内开关对主变零起升压。

显然，后两种方式需选用单独的电源、线路，不利于资源的优化配置，所以通过本厂发电机组带主变零升是最优的方式。

3 存在的问题及解决方案

按三峡运行操作经验，发电机带主变零升时，在CCB断开时，先合上GCB，再起励从零升至额定，当发变组升压完成后，可以合上CCB并网运行。但由于我厂主变高压侧没有设置CCB，当发电机带主变零起升压时存在一些与以往操作习惯不符的地方。在此对操作中的可能存在的问题进行分析并提出解决方案。

3.1 厂家设计中GCB在合位时，励磁不能投入

为了防止机组没有起励而误合GCB使机组以自同期方式并入系统，我厂励磁调节器“励磁投入”的逻辑中设置了“GCB在分位”作为励磁投入的条件之一。但这样一来当发电机合上GCB带主变零升时，励磁将不能投入。仅在Unlocked（调试）模式下，方可起励。

针对此问题，可有如下的解决方案（以右岸电站8FB为例）：

（1）在励磁调节器判断GCB位置的回路中并联一个小开关，当发变组零升需合上GCB前，合上此开关，强制送给励磁调节器一个“GCB在分位”的信号，“骗”过励磁调节器，即解除了励磁调节器对GCB位置的闭锁。如图2：

图2 并联小开关加装示意图

（2）将发变组进串刀闸位置的常闭辅助接点（以50616为例）与GCB送励磁调节器的常闭位置接点并联，当50616合闸且808DL合闸时，励磁调节器不能起励；当两者之中任意一个分闸时，则可起励。

（3）将6串进线开关5061与5062的常闭位置接点串联后与GCB送励磁调节器的常闭位置接点并联，当5061分闸且5062分闸或808DL分闸时，励磁调节器可以进行起励操作。

在实际工程设计中，中南设计院选择了方案3以解决这一问题，如图3：

图3 方案3简化原理图

但笔者认为，此方案稍有不妥之处在于，在实际运行中，发变组零升前，由于主变的检修工期一般较长，为增加线路侧送电可靠性，往往会将5061,5062两开关合上以成串运行，只将50616刀闸拉开作为检修隔离点，如按方案3，零升前需断开两串内开关，若零升试验失败，而短时不能恢复时，只能将5061、5062两开关再次合上，增加了对开关的操作，同时对系统的潮流也有所影响。而方案2则可以很好的避开这点。

3.2 发变组零升试验完成后不能直接并网

在投产运行后，系统带主变倒挂运行将作为常态，所以机组同期点只设置GCB一个。由于开关站LCU没有设置同期装置，只能通过智能汇控柜内的PCS9821智能装置完成串内开关的同期合闸功能。此种同期方式与调速器没有直接通信联系，在开关同期合闸令发出以后，不能及时的调整机组的转速以匹配同期点的捕捉，且同期令最大复归时间为30 s，可能会造成合闸失败；另外，由于该同期功能是由保护装置实现，不是专用的准同期装置，即便同期合闸成功，对机组的影响还未可知，待机组投产后试验验证。

如果不采用这种方式，当发变组完成零升试验后，只能将GCB断开，由开关站对主变充电后，机组方可通过GCB并网运行。而开关站对主变充电时，只能采用检无压的方式合闸，电压等级越高，合闸瞬间的冲击越大，会加快线圈内部的绝缘材料绝缘的老化，尤其是匝间和层间绝缘本来就薄弱的地方多次冲击后局部放电会加大，绝缘老化会发生匝间或是层间短路等严重的故障。同时合闸瞬间对保护的影响也较大，一般只在主变新安装或大修后试验时采用，正常停送电操作中基本不会选用此方式合闸。相比之下，三峡电厂由于设置了CCB可以在主变高压侧进行同期合闸而避免了这一情况的出现，大大减少了对主变的冲击。

3.3 监控系统中GCB不能无压合闸

同样由于默认主变倒挂运行为常态，所以监控系统中对GCB的操作方式只有“同期合闸”和“试验合闸”。前者用于发电机并网，后者在试验情况下，GCB不经过同期装置而直接合闸，相当于现地手动合闸的效果，但需要将LCU上开关操作方式把手TS2切换至“试验”位置。所以，当发电机带主变零升时，由于此时机组和主变都不带电，不能进行同期合闸，通过监控系统发“试验合闸”令，或在GCB本体上，现地手动合闸。

4 发变组零升操作流程

按目前设计，建议发变组零升操作流程如下：

（1）检查机组一二次设备具备升压条件。

（2）推上主变压器中性点刀闸，退出相关启动失灵连片。

（3）断开相应的串内开关，拉开相应刀闸。

（4）启动主变冷却器。

（5）现地手动合上GCB（或通过监控系统发“试验合闸”）。

（6）手动开机至空转正常，查机组空转正常。

（7）现地模式下，将励磁调节器切至ECR调节，并查电流设定为10%。

（8）起励。

（9）缓慢增加励磁电流至机端电压为额定值的25%，50%，75%，100%，并分别检查发变组设备无异常。

（10）断开 GCB。

（11）投入相关启动失灵保护连片。

（12）推上相应串内开关相应刀闸，合上串内开关，查主变充电正常。

（13）将励磁调节器切至远方AVR模式，查机组空载正常。

（14）同期合上GCB，查GCB合闸正常。

（15）增加机组负荷至适当，查发变组并网运行正常。

5 结语

针对主变零升操作中可能出现的问题，对其进行分析并总结如下：

（1）励磁投入的逻辑中，“GCB在分位”在实际接线中是指GCB和500 kV串内开关至少有一组在分位。故在发变组零升时，只要串内进线开关断开，即便GCB在合位，仍可进行起励。

（2）由于通过串内开关对发变组进行同期并网的方式还有待验证，故发变组零起升压试验合格后，仍需将主变停运，并断开GCB，然后通过串内开关对已试验过的主变进行充电，将主变拉入系统后再通过GCB将发电机并入系统。

（3）由于监控系统中不能实现GCB的无压合闸，只能采用现地手动合闸或LCU控制把手在试验位置时，通过监控系统进行试验合闸，试验完成后，要及时恢复该把手至“远方”位置。

[1]陈换水.发电机自动准同期并网过程中应注意的问题[J].北京电力高等专科学校校报，2011.

[2]中南勘测设计院.向家坝水电站施工详图设计[Z].2011.

[3]张 英,李天智.三峡左岸电站机组励磁控制系统分析[J].水电自动化与大坝监测,2007,31(2).