斐济南德瑞瓦图水电站机组并网方式研究

张 昭

（中国水利水电第十工程局有限公司，四川 成都 610072）

1 工程概况

斐济南德瑞瓦图水电站位于斐济群岛共和国主岛西北部，项目由大坝工程、引水工程、发电厂房、输电线路等组成。该电站单机容量为22 MW，总装机44 MW。电站处于斐济两大电网之一的西部电网，西部电网组成电站较少，结构相对简单、薄弱。

2 机组并网方式研究

图1 斐济南德瑞瓦图水电站电气一次主接线图（部分）

研究电力系统事故后的黑启动措施，对于加快系统的恢复、减小大面积停电事故带来的损失和影响具有重要意义[1]。通常水电站监控方式采用以计算机监控系统为基础的全厂集中监控方案，设置统一的全厂计算机监控系统。出于电站安全性、可靠性考虑，电站另外设置紧急停机、安全闭锁和事故动作的硬接线回路，满足计算机监控系统因事故退出时电站运行人员对重要设备进行紧急处理的要求[2]。采用光纤通信实现与各级调度的通信畅通，若因故不能直接联系，还可通过第三方通信手段联络。

电网黑启动时，应对各个继电的保护做出充分的考虑，检查机组保护，线路保护和主变压器保护装置可靠投入，供电是否正常，以保证在黑启动过程中快速切除故障。参考图1斐济南德瑞瓦图水电站电气一次主接线图进行说明。

以斐济南德瑞瓦图1#线为例介绍黑启动试验操作步骤如下：

（1）确定一次设备状态，即保证断开主变高压侧断路器5B40（1#线）和5C40（2#线），隔离开关5B41（1#线）和5C41（2#线）。

（2）当外部馈线全部失电时，415 V厂用电备用电源自动投切装置（ATS）会立即检测到失压，控制器发出指令启动应急柴油发电机组，恢复厂用电。

（3）确认所有开机条件已全部得到满足，进行黑启动操作。首先开机至“空转”状态，高压侧断路器5B40自动闭合。

（4）手动断开5B40。

（5）无压闭合发电机出口断路器3C50。

（6）机组带主变（T1）升压至额定状态，切勿机组全压冲击主变压器。

（7）等候调度指令恢复出线供电。

（8）闭合高压隔离开关5B41。

（9）合上高压侧断路器5B40，黑启动完毕。

通过南德瑞瓦图水电站的黑启动，带动无自启动能力的其他机组，逐步扩大系统的恢复范围，最终实现整个西部电网的恢复和正常供电。

3 并网测试

3.1 假同期实验

在做假同期实验前，应先校正同期装置。该水电站升压变压器与其高压侧断路器间，未设电压互感器，所以，当高压侧断路器为同期点时，其同期电压需取自安装线路侧和11 kV母线上的互感器。主变为Y/△-11接线方式，故其两侧相应相间电压存在30°的相位差，为了使从线路侧和11 kV母线互感器取得的电压相位与同期点两侧的电压相位相符，就应对引入同期装置的电压相位加以校正。

3.2 准同期并网实验

准同期并网是将待并发电机在投入系统前通过调节原动机的转速，使发电机转速或频率接近同步转速。通过调节励磁电流，使发电机的端电压接近系统电压，在同步条件中的电压差，频率差均满足给定值时，选择并列点两侧电压相位差为零前的合适时刻发出合闸脉冲将发电机投入系统。

准同期能否成功的关键因素就是同期合闸并网，为了检查并列点同期回路接线是否正确，在线路第一次并列前，均应进行假同期试验，避免非同期合闸对机组带来的危害。本电站在假同期试验成功后，采用带有准同期闭锁装置的自动准同期并网方式。

在按规定填写操作票之后，即可着手进行准同期并网试验。根据同期点选择的不同，分别介绍主变高压侧断路器处和发电机出口断路器处同期并网。

以斐济南德瑞瓦图1#线为例，机组在停机状态下，当接到调度中心的发电指令后，就需要运行人员进行开机并网操作。首先进行出口断路器处同期并网，此时的同期信号分别取自主变低压测的CVT3和机组出口的CVT4。详细的步骤如下所述。

（1）确认主机和各辅机单元一切正常，满足开机条件，填写操作票后，即可开机进行准同期试验。

（2）出于安全考虑，先进行假同期试验，以保证在断路器两侧的电压，频率和相位角等满足同期条件时合闸，避免非同期合闸事故。

（3）出口断路器处于“试验”位置。

（4）开机至“空载”状态。

（5）发出同期指令，当满足同期条件时，发电机出口断路器3C50同期闭合。

（6）假同期成功后，将出口断路器3C50置于“工作”状态。

（7）同期闭合3C50，同期并网试验成功。

上述步骤忽略其中的第2，3和6步，可作为发电机出口断路器准同期并网的操作流程。

3.3 自同期并网

由于斐济电网比较脆弱，在严重事故情况下，系统电压甚至会降至45 Hz,在这种情况下，无法通过准同期方式并网，然而仍可用自同期方式将机组投入系统。

自同期并网条件。自同期并列时，一般要求其冲击电磁力矩不超过发电机出口三相短路时的数值，同时，冲击电流在定子绕组端部引起的电动力，要求不超过出口三相突然短路时所产生的电动势力的一半。根据计算，自同期并网时冲击电磁力矩一般均小于出口三相突然短路时的最大电磁力矩。

根据机组并网方式的研究结果，制定南德瑞瓦图电站并网操作流程，作为今后电站运行操作规范，有利于完成调度下达的发电任务并缩短应急反应时间。尤其是当电网出现严重故障时，电站及时的发电并网，对于减小事故影响，降低电网运行风险具有重要意义。

4 结语

本文介绍了斐济南德瑞瓦图水电站机组并网方式的基本步骤及注意事项，为解决电网可能出现的问题提供了参考。根据系统不同的状况，选择电网黑启动，准同期并网或自同期并网，从而逐步恢复电网，最终实现电网的正常供电。