某发电厂机组整组启动试验过程中存在的问题及解决方法

文/吴俊杰

0 引言

发电厂机组整组启动试验，能够通过试验数据验证设备的性能，最大限度保证机组在投产时可靠运行、安全投入生产，发挥出投资效益。本研究介绍某发电厂1000MW国产超超临界燃煤机组整组启动试验状况，提出整组启动试验优化处理方法，最终对启动试验结果进行分析与评价。

某发电厂1000MW 级国产超超临界燃煤机组1号机发变组整组启动试验项目，电气主接线采取发电机－主变压器组接线方式接入500kV母线，发电机出口装设断路器，发电机机端由封闭母排经出口断路器与主变压器及两台高压厂用变压器、励磁变压器连接。项目主要以发电机短路特性试验、发电机空载特性试验、发电机空载状态下励磁参数实测试验、发电机假同期试验为研究重点，依据当前国家能源局颁布的《电力建设施工质量验收规程第6部分调整试验》及《火电工程启动调试工作规定》的要求，对1号机发变组进行整组启动试验，进而验证发变组各项试验性能，分析启动过程中存在的问题，提供解决方法。

1 启动试验项目及目的

1.1 发电机短路特性试验目的

发电机短路特性试验目的包括：检查发电机电流幅值、相位，保证三相电流角度的正确性；记录发电机电流上下测量值，获取定子稳态短路电流与励磁电流关系曲线；检查发电机的保护、测量电流回路，确保电流回路无开路现象；检查定子三相电流的对称性，确保三相电流平衡；用得出的特性曲线结合空载特性求取电机的参数，判断线圈有无匝间短路。

1.2 发电机空载特性试验目的

发电机空载特性试验目的包括：检查发电机保护、测量、励磁系统的电压回路，检查发电机磁路的饱和程度；检查发电机定子和转子的接线的正确性，并通过它取得发电机的相关参数；检查发电机电压三相对称性、相序正确性。

1.3 发电机励磁参数实测与励磁整体试验目的

（1）通过现场实测励磁系统的参数，确认励磁系统的模型，验证厂家提供的试验机组数学模型及其参数是否与实际相符，验证其是否满足国标的要求。

（2）发电机空载时通过现场实际测试，获得发电机空载5%阶跃试验数据等动态参数，验证励磁系统动态性能，验证其是否满足有关标准的要求，并为建模和仿真计算提供依据。

（3）通过实测验证励磁系统的设计回路、整定值和总体性能，检验是否满足电网的规程以及并网发电的要求。

1.4 发电机假同期试验目的

对同期系统增磁、减磁、升速、减速、合闸导前角等功能进行全面测试，录取合闸时的波形，分析合闸指令发出至合闸反馈的时间，分析合闸指令是否在系统侧与待并侧电压差最小时发出，使其在同期并网过程中能够以良好的控制品质促成同期条件的实现，并不失时机地捕捉到第一次并网机会，确保同期回路的正确性，避免发电机及电网遭受较大的电气冲击从而造成电气设备伤害。

2 启动试验过程中存在的问题及解决方法

2.1 短路状态下定子无电流输出问题及解决方法

在做发电机短路试验过程中，励磁系统起励，发电机定子无电流输出，幅值为0A，保护、测量、监控等设备无法显示电流值，影响判断电流回路正确性，无法得出数据与励磁的数据比较。针对这种问题，采用相关措施并对此问题进行分析，最终查明原因为发电机转子与定子绕组的连接铜排生锈，导致接触不良。经过对铜排打磨后回装，再次起励，发电机定子电流输出测量正确，该问题才得以解决。

2.2 定子电压偏小问题

在做发电机空载试验过程中，励磁建压，发电机3YH PT二次侧对地电压偏小，与1YH和2YH相差较大。经分析，发电机一共有3组PT，分别为1YH、2YH、3YH，其中1YH、2YH为全绝缘电压互感器，3YH为半绝缘电压互感器，问题的根本原因为3YH半绝缘电压互感器高压N极未接地，因半绝缘电压互感器属于直接接地的单相电压互感器，在智能电网正常运行情况下，电压互感器只承受电力回路的相电压，所以致使一次电压通过电压互感器时对地未有基准点，导致二次侧电压偏小。需在半绝缘电压互感器高压N极处直接接地来解决此问题。

2.3 定子电压极性接反问题及解决方法

在做发电机空载试验过程中，发电机电压升至额定，对定子电压进行同源核相，以1YH PT的A相电压作为基准，测量2YH PT的A、B、C相电压，结果1YH PT的A相电压与2YH PT的A相电压相反180度，1YH PT的A相电压与2YH PT的B相电压相反300度，1YH PT的A相电压与2YH PT的C相电压相反60度。对此问题分析后，查明原因为2YH PT本体侧二次接线端首尾接线方式接反，A与N接反、B与N接反、C与N接反，使电压刚好差180度的角差，见图1。分析确认问题所在，将2YH PT本体侧二次端首尾调换接线方式，见图2，重新将发电机升至额定电压，测量1YH PT的A相电压与2YH PT的A相电压为0度，1YH PT的A相电压与2YH PT的B相 电 压 为120度，1YH PT的A相 电 压 与2YH PT的C相电压为240度，电压核相正确，该问题得以解决。

图1 发电机180度接线方式

图2 发电机0度接线方式

2.4 同步检查表电压回路接反问题及解决方法

在进行发电机假同期试验时，同步检查表所接入的待并侧电压回路接反，使假同期试验在电压角差180度与电压差值在最高时合闸出口。问题若发生在正常同期并网时，将对发电机与变压器产生很大的冲击电流，甚至会导致发电机与变压器烧坏。本项目的同期功能采用GE公司生产的MARKVI系统内部模块实现，另配一个同步检查表作为辅助合闸继电器，同期整个逻辑在MARKVI系统内部模块采集的系统侧与待并侧电压差值为0时与电压角差为0时发出合闸指令，同步检查表所采集的电压差值为0时与电压角差为0时发出指令，2个指令同时闭合驱动HJ合闸继电器，合闸出口。经过分析发现同步检查表电压回路接线错误，接线情况：系统侧电压A1接在②端子，a1接在④端子，待并侧电压A2接在⑥端子，a2接在⑧端子，使得系统侧电压与待并侧电压差值在幅值最高时与角差在180度时发出指令。经修改后，正确接线方式：系统侧电压A1接在②端子，a1接在④端子，待并侧电压A2接在⑧端子，a2接在⑥端子，见图3。再次验证同期功能回路，MARKVI系统内部模块采集的系统侧与待并侧电压差值为0时与电压角差为0时发出合闸指令，同步检查表所采集的电压差值为0时与电压角差为0时发出指令，两个指令同时闭合驱动HJ合闸继电器，合闸正确出口。

图3 同步检查表正确接线方式

2.5 误上电保护动作跳闸及解决方法

在发电机同期并网时，发电机误上电保护动作，导致发电机灭磁开关跳闸、电气保护动作联锁触发汽轮机ETS动作跳闸、主汽门及高调门关闭、汽轮机跳闸触发锅炉MFT动作，锅炉跳闸，机组全停。针对这种电气故障问题，需要从电气保护装置上以及电气二次回路上分析原因，经检查，发现导致电气保护动作的原因有两方面：一是同期点为发电机出口开关，同期点开关辅助接点采用扩展继电器接点引至发电机误上电保护逻辑，由于并网时开关扩展继电器接点闭合时间较慢，未能在整定时间内接点闭合，导致触发保护动作；二是发电机误上电保护定值整定偏小，根据保护说明书上的计算方式，应以线电流计算，但整定计算人员按相电流计算，所以导致定值偏小使保护动作。经过对电气保护以及二次回路全面分析后，将开关扩展继电器辅助接点回路取消，变更改为开关实际的辅助接点回路，并将误上电保护整定值以正确方式整定，该问题得以解决。

3 结语

经过对某发电厂1000MW 级国产超超临界燃煤机组1号机发变组进行发电机短路特性试验、发电机空载特性试验、发电机空载状态下励磁参数实测试验、发电机假同期试验等试验后，将启动试验过程中存在的问题进行优化完善，重新试验数据均符合启动规程及其他规程规定要求，各项性能表现出良好的研究结果；机组运行稳定，符合投产运作的基本需求，证明本研究具有实效性。