桐柏抽蓄机组开关闭锁分闸处理方法分析

2015-04-06徐喆

水电站机电技术 2015年11期

关键词：桐柏压水分闸

徐喆

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江天台 317200）

桐柏抽蓄机组开关闭锁分闸处理方法分析

徐喆

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江天台 317200）

抽蓄机组各种工况转换频繁，机组开关分合操作也相对频繁，运行过程中若发生机组开关闭锁分闸的情况,将极大威胁电站及电网的安全稳定运行。本文针对桐柏抽水蓄能电站机组开关，通过分析不同方法对系统及机组本身的影响，提出了电站机组开关闭锁分闸时更为合理的处理方法。

抽水蓄能；机组开关(GCB)；闭锁分闸

1　概述

桐柏抽水蓄能电站位于浙江省天台县境内，设计安装4台300MW的可逆式水泵水轮发电机组，以双回500 kV线路接入华东电网，属日调节纯抽水蓄能电站，在华东电网承担调峰、填谷、调频、调相和紧急事故备用等任务。电站机组主要有发电、发电调相、抽水、抽水调相等4种正常运行工况，还有水轮机、线路充电（黑启动）、水泵拖动等3种特殊运行工况。电站采用一机一变的组合单元接线，在发电电动机出口处装设了SF6气体绝缘断路器作为机组开关(GCB)，以减少高压侧断路器操作次数，承担正常运行切换操作、短路故障跳闸以及同期并网等作用。抽蓄机组各种工况转换频繁，机组开关分合操作也相对频繁，运行过程中若发生机组开关闭锁分闸的情况,将极大威胁电站及电网的安全稳定运行。

2　问题研究与分析

2.1机组开关及其闭锁分合闸条件

桐柏抽水蓄能电站机组开关选用ABB公司HECPS-3型SF6气体绝缘断路器，带有离相封闭金属外壳，合适与电站离相封闭母线连接，采用自然空气冷却。其核心部位为开关的灭弧单元，主导电触头为铜镀银材料，弧触头由铜钨合金材料制成。

开关采用热膨胀+压气+磁吹的混合式灭弧原理，利用开断操作时的气流场、电磁场和SF6气体绝缘恢复物性相互优化组合，通过磁吹线圈感应控制灭弧力度和操作做功，从而获得良好的灭弧性能和开断性能，可防止切断小电流时产生截流操作过电压。正常运行时，其SF6气体额定压力为0.62MPa，当压力降至0.54MPa时，开关将闭锁分合闸。

机组开关操作机构为液压弹簧式，三相联动操作。操作电源为直流220 V，要求工作电压范围在80%～110%额定操作电压内，低于30%额定操作电压时，分合闸线圈将不吸合。操作机构还装设有油压监视装置，当油压达到下限规定值时闭锁分合闸。

2.2发电工况下机组开关闭锁分闸处理方法分析

假如机组在发电运行状态,上位机报机组开关闭锁分闸信号并经现场确认后，一般处理方法是：

（1）立即将机组开关改为非自动，防止机组开关跳闸损坏；

（2）联系调度暂时将机组转为发电调相工况，减少对系统的影响，待抢修完毕后再停机；

（3）需要停机处理则应联系调度减机组负荷或转移负荷；

（4）倒换厂用电，再拉开500 kV相应开关。

如果不把机组由发电工况转为发电调相工况，机组直接停机状态见发电停机流程26-1和26-2（图1、图2）。

在图2流程中可以看出,机组开关分开后才会去停励磁停机GB_EXC_OF_26，此时机组开关未分开，励磁仍旧空载运行。结合图1流程可以看出，机组应该运行在导叶空载或有功空载、励磁空载或无功空载这么一个状态，其实仍旧还是在发电工况，只是有功很小，所以这个时候机组振动将会非常大，对机组危害严重。此时必须马上向网调申请拉开相应500 kV线路开关和桥开关，防止设备损害。

那么，在发电调相工况下，机组由于某种非保护原因停机，机组状态见发电调相停机流程3S-1和3S-2（图3、图4）。

在图4中，调速器停机GOV_SP_3S的条件是STP_3S_2_OK或者GCB_OF_3S，只要机组开关没分开，3S-2流程就会超时，这两个条件都不会满足，所以调速器仍旧在运行，但调速器已经不在调相模式，结合图1流程可以看出，此时机组的运行状态和发电调相状态相比，只有励磁空载和调速器不在调相模式这两个条件不同，其他都是一样的，导叶和球阀都在关闭状态，仍旧从系统中吸收少量有功。

这种状态相对稳定，不会发生很大的振动。但是由机组保护闭锁条件图（图5）可以看出，在这种状态下，发电电动机逆功率保护32G-A和溅水功率保护37G-B是不会闭锁的，所以要分析这两个保护是否动作。

再看溅水功率保护37G-B，此时机组流程停留在3S-2，如果压水能够保持，机组吸收的有功不会大于溅水功率设定值12%n，则溅水功率保护不会动作，否则水位上升必将导致溅水功率保护动作引起机组开关失灵保护动作而跳500 kV开关。

由图6和图7可以看出，只有当流程走到3S-3时，DEWAT_K_OF_3S和AIKV-CL_3S这两个指令才去复归压水补气阀，所以在这之前，DEWAT_K信

号在，压水补气阀仍旧会按照尾水管水位来进行补气，显然，溅水功率保护也不会动作。

我们再分析下发电工况转发电调相过程（23流程）中，由于某种非保护原因转停机，此时是否会引起保护动作。23流程收到停机令后仍旧是走的3S停机流程，最后还是会停留在3S-2超时，发电转发电调相的过程是一个关导叶、压水、关球阀、压水保持的过程，如果压水还没成功，就已经走3S流程，则机组转轮在水中转动，机组吸收的有功会比较大，很可能超过逆功率保护32G-A设定值-5%n，由于流程走不下去，会一直保持这个状态，32G-A通过延迟时间后动作出口，引起开关失灵动作，跳500 kV开关。并且球阀和导叶关闭后，溅水功率保护也会解锁，也有可能出口。

在机组开关闭锁分闸信号发出后，将机组由发电工况转换为发电调相工况虽然减去了负荷，减少了对系统的影响，但也增加了线路开关跳闸的风险，因此，可以考虑另一种处理方法：

（1）立即将机组开关改为非自动，防止机组开关跳闸损坏；

（2）联系调度申请拉开500 kV开关；

（3）倒换厂用电，在机组负荷减下来后拉开相应500 kV开关；

（4）停机处理。

[1]梅祖彦.抽水蓄能发电技术[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理[M].3版.北京：中国电力出版社，2000.

[3]刘云.水轮发电机故障处理与检修[M].北京：中国水利水电出版社，2002.

[4]陆佑楣，潘家峥.抽水蓄能电站[M].北京：水利水电出版社，1994.

[5]陈化刚.电力设备预防性试验实用技术问答[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

徐喆（1988-），男，助理工程师，从事抽水蓄能电站运行维护工作。

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