小型水电站发变组机组同期问题分析

吕星星

（华自科技股份有限公司 湖南长沙 410000）

小型水电站发变组机组同期问题分析

吕星星

（华自科技股份有限公司 湖南长沙 410000）

按照现行的部颁标准，单机装机容量小于25000kW的为小型水电站；按电站装机总容量分，装机容量小于50000kW的为小型水电站。在电站一次接线设计中，如果发电机出口断路器在变压器高压侧，一台机组对应一台升压变压器，主变低压侧和发电机出口的电缆直接相连或者中间加装一个隔离刀闸。待机组建压后，直接送到了主变高压侧和系统进行同期。由于在此处待并电压（发电机机端电压）和系统电压（线路电压）同期，中间隔了一个变压器，并网电压之间就存在一个角度差。在实际并网的电压互感器二次侧，都是通过转角变，使待并两侧电压的角度达到同步。在实际并网之前，为了防止出现非同期，造成对发动机的严重伤害，要先做手动假同期试验。并网条件中的电压差、频率差能很直观的测出来，角度差就不好把握，造成假同期试验失败。造成待并两侧角度不一致的原因比较多，在此，笔者就结合华自科技股份有限公司（以下简称华自公司）的主导产品——中小型水电站自动化控制与保护成套设备，对我在巴基斯坦的能源部QADIR ABAD水电站、SHARDA水电站调试过程中，发现同期试验失败的原因进行粗浅的分析。

水电站；变压器；同期分析

1 小型水电站的概述

我国地域辽阔，能源资源丰富，水能资源居世界首位，可开发水电装机容量多达3.7亿kW，其中，中、小水电可开发装机容量达1.34亿kW。在20世纪80年代末，水电站微机自动化进入快速发展时期。在国内巨大的市场推动下，水电站微机自动化技术经过二十多年的发展，已经处于世界领先水平，从而推动中国水电走向全球，特别是亚、非、拉美洲等能源欠发达地区。

2 小型水电站变压器

目前国内中小型油浸式电力变压器的生产主要产品是S7、SL7、SF7、SZ7、SZL7系列和10kV级S9系列，10kV级S8系列、35kV级S9系列产品。我国标准变压器的接线组别有三种：①Y/Yn-12（y，Yn0），一般容量不大的（不超过1600kVA）配电变压器和变电所内销变压器，供动力和照明负载。②Y/Δ-11（y，d11）用于中等变压器，电压为10kV或35kV电网及电厂中的厂用变压器。③Yn/Δ-11（YN，d11）一般用于110kV及以上电力系统中。

3 巴基斯坦能源部的QADIR ABAD水电站、SHARDA水电站设计的机组的机端电压均为6.6kV。QADIR ABAD水电站通过11kV线路向系统送电，于2013年7月份调试成功。SHARDA水电站通过11kV线路向系统送电，于2015年12月份调试成功。两个站在调试过程中，均出现了同期试验不成功的问题，经过细致的排查，抓住排查出来的问题，再认真的分析，最终使调试工作顺利完成。

（1）巴基斯坦QADIR ABAD水电站的主接线图如图1，发电机通过机端的PT和11kV母线PT的Uab线电压进行同期。发电机电压和母线电压中间隔了一个主变（主变绕组接线方式：Y/Δ-11（y，d11）），电压PT的二次额定值为110V。在做假同期试验的时候，发现在同期点，机组对应的出口断路器不能合闸。出现问题后，就一步步的排查。

图1

检查排查问题的步骤如下：

①检查从开关柜PT到同期屏的同期端子电压线有没有接错，因为华自公司的同期设计必须要用Uab相线电压。

②检查同期屏内机端电压端子到隔离变的接线，以及母线电压端子到转角变的接线。

③检查一次回路，发电机出口到主变低压侧，以及主变和主变高压侧到11kV母线的A、B、C相是否在线缆颜色上相对应。

④以上检查流程都确认后，没有发现出任何错误，但是还是问题没有查出来出在那里。当时选择了一个比较常用的办法，单独用两块110V的电压机械电压表。一块接待并电压两侧的a相，一块接待并电压两侧的b相。就发现了问题，两块电压表值变化情况不一致。

⑤如果我们用的Uab线电压，对应一致的情况下，是不会出现这个情况。所有的二次接线我们也确认过，只有一种可能一次接线还是有错误。

⑥基于上面的那些前期工作和分析，当时要求安装单位再次确认一次接线的相序正确与否。一次接线的三相都用颜色标示好了，巴基斯坦方的工程师用仪器马上检查出发电机到主变的低压侧的线缆两头A、B相接反。改正后，问题得以解决。

（2）巴基斯坦SHARDA水电站的主接线图如图2，发电机通过机端的PT和11kV母线PT的Uab线电压进行同期。发电机电压和母线电压中间隔了一个主变（主变绕组接线方式：Y/Δ-11（y，d11）），电压PT的二次额定值为110V。把另外两台机组和另外两台线路的断路器断开，分别把其中一台机组的出口断路器合上，机端电压就送到11kV母线上。此时，母线PT的电压和发电机机端PT的电压是同一个电源。在外部一、二次线没有错误，主变、隔离变、转角变型号都正确的话，整步表的角度差指针应该停留在12点的方向，但是整步表的角度差指针指在9点的方向（说明华自公司用的机械指针式整步表在指针在12点方向表示角度差为0°，整步表指针在6点方向表示角度差为180°），隔了60°的角度差。与实际是不符的，需要仔细检查问题出现的原因所在。

图2

检查排查问题的步骤如下：

①检查从开关柜PT到同期屏的同期端子电压线有没有接错，因为华自公司的同期设计必须要用Uab相线电压。

②检查同期屏内机端电压端子到隔离变的接线，以及母线电压端子到转角变的接线。

③检查一次回路，发电机出口到主变低压侧，以及主变和主变高压侧到11kV母线的A、B、C相是否在线缆颜色上相对应。

④以上检查流程都确认后，没有发现出任何错误。就去查阅主变的实际型号，是否和自动化这边保持一致，因为自动化这边的转角变就是y，d11的接线方式。但是主变的型号参数铭牌，因为总包方的某些原因，已不知去向。问主变厂家，由于时间久远和某些原因也不能确定主变绕组接线方式。通过现象分析，主变的绕组应该是Y/Δ-1的接线方式。

⑤在确认外部接线都无错误，主变的问题可能性最大。就把手动同期的角度差调的比较大，手动同期，使机组带上负荷。在发变组差动保护装置中，分别投入Y/Δ-1和Y/Δ-11（华自公司的发变组差动主保护装置DMP320C1）两种角度补偿方式。发现在Y/Δ-1时，差流几乎为零，在Y/ Δ-11时，差流就比较大。由此确定主变的绕组接线方式为Y/Δ-1（y，d1）。

⑥在确定了主变的绕组的接线方式后，就找出了问题的原因了。当时的解决方案是，把母线二次PT的转角变的接线方式改变，和主变的绕组接线方式保持一致。

改正后，问题得以解决。

通过以上两个实例发现，在小水电站机组发变组同期的时候，由于并网用的两组电压中间隔了一个主变，存在一个角度差。在我们实际的并网调试中，由于安装人员的马虎，或者设备生产产家的一些不规范行为等等，造成了很大的麻烦。但是只要沉着应对，基于同期的基本原理要求，对安装、一次主设备、二次同期装置各个环节进行仔细检查，先易后难，一步步排除，慢慢找出问题所出现的环节，最终把问题排除，使电站顺利投运，达到各方利益的最大化。

[1]强尧臣，主编《.小型水电站机电设计手册》.北京：中国电力出版社，1996.

[2]施月华，责任编辑《.工厂常用电气设备手册》（第二版）.北京：中国电力出版社，1996.

[3]王永年，主编.小型水电站.北京：水利电力出版社，1990.

TV737

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1004-7344（2016）15-0117-02

2016-4-26

吕星星（1985-），男，工程师，本科，主要从事电力自动化方面工作。