蹇家湾水电站发电机出口开关柜控制回路的技改应用

匡定学 刘 飞

(重庆巴山水电开发有限公司，重庆 405905)

1 概述

蹇家湾水电站位于城口县下游约11km处，该水电站为引水式地面厂房，电站总装机为2×13MW，发电机型号为SF13-28/4250，额定功率13MW。机组由重庆市电力公司统一调度指挥。该水电站于2006年12月开工建设，2010年12月正式并网发电，投入商业运行。

2 存在的安全隐患

蹇家湾电站2号发电机组在2012年一季度运行中，多次出现非同期并列 (不是长期性的故障，时有时无)。初步判断是:由于2号机出口断路器操作机械不可靠，造成第一次同期合闸不成功，保护合闸回路上的HBJ继电器自保持，待开关储能后，开关继续执行合闸命令 (此时已不在同期点)，从而发生非同期合闸事故 (机组产生剧烈振动，开关发出很大的响声，同时保护动作)。第二次 (非同期)合闸启动了继电保护，因此，没有再发生第三次及更多次数的非同期合闸事故。

如果上述安全隐患不解决，发电机组非同期合闸时，将产生较大的冲击电流和电磁转矩，冲击电流将对发电机定子端部绕组产生强大的应力;电磁转矩将对轴系统产生强大的扭应力，使轴系统扭振形成疲劳损耗，缩短有效使用寿命，重则大轴断裂，导致此机组不能正常开机运行。

3 技改的必要性

通过分析，出现非同期合闸是因为出口开关出现了两次合闸，第一次同期合闸不到位跳闸，HBJ(合闸保持)继电器自保持，待断路器储能完毕 (约7s)，又进行第二次合闸，此时机组与系统已经远离同期点，因此，第二次是非同期合闸。如果继电保护不启动，断路器还会多次进行储能并出现非同期合闸过程。发电机非同期并网，其后果及危害十分巨大，在断路器工作可靠性不能保证100%的情况下，改造断路器二次控制回路，防止断路器发生第二次合闸，对保护发电设备的安全十分迫切，并且意义重大。

4 技改方案

(1)当同期装置发出合闸命令后，让断路器始终只有一次同期合闸的机会，而限制其只有一次机会的条件，采取时间限制比较容易实现。在断路器控制回路中加装一个时间元件 (可选用较为精准的时间继电器)，设定其时限大于监控系统合闸命令延时、小于断路器储能时间即可。

发电机出口断路器技改前控制回路图见图1。

图1 技改前控制回路图

(2)为了实现技改目的，在出口开关合闸线圈回路串入时间继电器 (SS-49/42，精确度为0.02s)的时间继电器延时断开接点SJ，同时在出口开关合闸线圈上并联时间继电器线圈 (见图2的绿色方框部分)，设置时限为4s。

控制原理:当出口开关合闸回路接通时，时间继电器线圈及其常闭接点同时带电，正常执行合闸命令;当合闸不成功，4s钟后时间继电器动作 (必须保证在断路器储能完成之前)，其接点SJ断开，切断合闸控制回路，使HBJ(合闸保持)继电器自保持复归后，复归后时间继电器失电，接点SJ闭合，等待监控系统开出第二次合闸命令，保持回路接通状态。从而保证监控系统发出一道合闸命令只合闸一次。HBJ(合闸保持)继电器自保持。

图2 技改后控制回路图

5 运行试验

在开机前将开关推至试验位，用继保仪输入摸拟同期信号给同期装置，开关同期合闸，测试开关没有多次合闸。经多次重复试验发现，开关运行正常。在2012年下半年实际生产运行中，未再出现类似非同期合闸现象。

6 结语

通过实际运行证明:此改造方案是可行的、成功的，适用于有合闸自保持的同期开关。它避免了开关不可靠时开关多次合闸而造成非同期合闸，提高了开关的安全可靠性。