投运/停机工况下水电厂运行电气量计算方法

（沈阳蓝通工程分公司，辽宁 沈阳 117101）

0 引言

水电厂的建设和生产为人们提供充足的电量，但是由于水电厂运行过程比较复杂，其运行过程中一部分元件一相或者两相容易断开[1]，从而导致发电厂运行状态出现不稳定状态，甚至会出现非全相运行，为了解决该问题，需要准确了解水电厂在投运和停机工况下电气量，但是目前现有的计算方法得到的电气量存在较大的误差，得不到精确水电厂运行负序、零序电流值，存在较大误差，为此提出投运/停机工况下水电厂运行电气量计算方法研究。

1 投运/停机工况下水电厂运行电气量计算方法

1.1 发电机出口端电压及流过主变电流

根据已知的水电厂发电机组有功功率和无功功率[2]，对投运和停机工况下水电厂高压变支路输送的有功功率和无功功率进行计算。已知在投运和停机工况下水电厂运行过程中，P为发电机组输出的有功功率，Q为发电机组输出的无功功率，P1为高压变支路输送的有功功率，Q1为高压变支路输送的无功功率，则投运和停机工况下水电厂发电机组对高压主变支路输出的有功功率和无功功率为：

假设投运和停机工况下水电厂运行过程中发电机组输出出口端电压为U，流经发电机组主变的电流值为I，其计算公式如下：

式中，UE表示为投运和停机工况下水电厂发电机组外接系统电源值，在计算过程中相角可视为零；ZE为正序等效阻抗[3]；ZT为主变正序阻抗。

1.2 发电机次暂态电势幅值及相角

投运和停机工况下水电厂运行过程中发电机组的次暂态电势幅值E与发电机组高压主变支路输出的有功功率和无功功率，以及发电机出口端电压及流过主变电流之间的关系用公式表示如下：

式中，Z表示发电机组的次暂态电抗。投运和停机工况下水电厂运行过程中发电机组的相角与发电机组高压主变支路输出的有功功率和无功功率，以及发电机出口端电压及流过主变电流之间的关系用公式表示如下：

通过该关系式求出投运和停机工况下水电厂运行过程中发电机组的相角。

1.3 发电机运行电气量

根据水电厂运行过程中发电机组接线图以及不同工况下各个相位点位置，作出投运和停机工况下水电厂运行过程中正序、负序和零序网络图，该网图用公式表示如下：

式中，U1、U2、U3为发电机组正序、负序、零序电压分量值；Z1、Z2、Z3为发电机组正序、负序、零序电流分量值；I1、I2、I3为发电机组正序、负序、零序等值阻抗。根据投运和停机工况下水电厂运行过程中断路器的边界条件作出对应的复合序网图并分析，得到以下公式：

根据投运和停机工况下水电厂运行中发电机组负序和零序的电压和电流值，进而求出不同工况下各序网络中电流和电压值的分布情况，以此完成对投运和停机工况下水电厂运行电气量。

2 实验论证分析

实验以某水电厂为实验对象，该水电厂生产运行过程中使用的发电机组型号为HYUD-14SD，运行过程中涉及的断路器型号为HJSD-AD45，利用两种方法分别计算投运和停机工况下水电厂运行电气量，结果如下表所示。

表1 两种计算方法计算误差对比（kV）

从上表中可以看出，设计方法计算误差基本可以控制在0.02kV 以下，最大计算误差仅为0.015kV；而传统方法计算误差最大值为9.264kV，计算误差远远高于设计方法，因此实验证明了设计方法精度更高，更适用于投运/停机工况下水电厂运行电气量计算。

3 结束语

本文在现有文献资料的基础上，对投运/停机工况下水电厂运行电气量计算方法进行了研究，提出了一套有关水电厂不同工况下电气量的计算理论，并利用实验证明了该套计算理论可以有效保证水电厂运行电气量计算精度。此次研究对减小投运/停机工况下水电厂运行电气量计算误差具有重要作用，同时有助于解决水电厂非全相运行问题，对保证水电厂运行稳定，减小水电厂运行故障具有重要的现实意义。