新丰江水电厂发电机组检修LCU 同期装置联动试验

2023-08-04谢卫国

通信电源技术 2023年9期

谢卫国

（广东能源集团广东粤电新丰江发电有限责任公司，广东河源 517021）

0 引言

同期装置同步继电器是发电厂变电站并网必不可少的运行设施。新丰江水库是华南地区最大的人工水库，具有发电、供水、防洪、灌溉、航运、压咸、旅游等综合功能。水库库容138.96 亿m3，流域面积5 734 km2平方公里，正常高水位116 m，死水位93 m。电站装有4 台国产机组，现装机总容量34 万kW。新丰江大坝为单支墩大头坝，坝顶高程124 m，顶长440 m，顶宽5 m，世界上唯一经受六级地震安然无恙的水电厂。

新丰江水电厂发电机组检修结束，开始无水开机模拟联动试验，运行人员在发电机组现场LCU 监控系统控制盘柜，将操作开关切换至现地（现场开机模式）LCU/A Ⅱ监控系统盘柜，同期装置采用南瑞SJ-12D 双微机手自动同期装置，该装置采用双CPU设计，数字信号处理器（DSP）和单片机并行处理，DSP 内置12 位高精度A/D、自动跟踪频率同步交流采样技术、模拟通道的自动校正技术精度和准确性高等特点。调节发电机电压和频率，快速、平稳满足并网条件，并不失时机捕捉到第一次出现的零相角差时机。可以在范围内设定闭锁角度、并根据需要自动对电压频率等自动调节。DT-1/200 同步检查继电器又称为同期继电器，主要用于两端供电线路的自动重合闸线路中，其作用在于检查线路上电压的存在，及线路上和变电站母线上电压向量间的相角差。

1 南瑞SJ-12D 双微机手自动同期装置同步继电器校验

1.1 试验仪器、工具

（1）工频变频电源（YS17）：两台；厂家：上海浦江电表厂（调档：100 V）；

（2）计频器（频率计）：1 台；厂家：台湾固纬电子（苏州有限公司），型号：GFC-8010H；（3）智能频率计：1 台；厂家：胜利仪器，型号：VC3165；（4）数字万用表：1 个。

1.2 试验接线图

同期装置函数频率计及工频电源接线如图1 所示。发电机组LCU4A（Ⅱ）柜后的自动准同期装置SJ-12D 中J2 端子拔出，另自接一个端子插入，在新外接端子上引出四根线，即US（+）、US（-）两根，Ug（+）、Ug（-）两根。

图1 同期装置函数频率计及工频电源接线

（1）按图接线完成后，分别调两台工频电源电压为100 V（电压选择调置为“100 V”，频率为50 Hz），分别记录：第一次机组电压、频率与系统一样，电压不超过±5%，频率不超过±0.2 Hz，工作条件满足，合闸成功。①电压：系统实测值：100.0 V，显示值：99.9 V 。机组实测值：100.2 V，显示值：100.0 V。②频率：系统实测值：50.01 Hz，显示值：50.01 Hz。机组实测值：50.01 Hz 显示值：50.01 Hz。工作条件满足，合闸成功。

（2）第二次假设机组Δf==50.22 Hz-50.01 Hz＞0.2 Hz，三者之一条件不满足，执行合闸，SD-12D 自动准同期装置显示：“机组转速降不下”，合闸不成功。①电压：系统实测值：99.5 V，显示值：99.4 V。机组实测值：99.7 V，显示值：99.3 V。②频率：系统实测值：50.01 Hz，显示值：50.01 Hz。机组实测值：50.22 Hz，显示值：50.22 Hz。工作条件不满足，合闸不成功。

（3）第三次假设机组Δf=50.01 Hz-49.82 Hz＜0.2 Hz，三者之一条件不满足，执行合闸，SD-12D 自动准同期装置显示：“机组转速升不上”，合闸不成功。①电压：机组实测值：100.1 V，显示值：100.1 V。系统实测值：100.0 V，显示值：99.7 V。②频率：系统实测值：50.01 Hz，显示值：50.01 Hz。机组实测值：49.82 Hz，显示值：49.82 Hz。工作条件不满足，合闸不成功。

（4）第四次假设机组UΔ=Ug -Us=105.2 V-100V ＞5%Ue，三者之一条件不满足，执行合闸，SD-12D 自动准同期装置显示：“机组电压降不下”，合闸不成功。①电压：系统实测值：99.9 V，显示值：99.8 V。机组实测值：105.2 V，显示值：105.1 V。②频率：系统实测值：50.00 Hz，显示值：50.00 Hz。机组实测值：50.00 Hz。显示值：50.00 Hz。工作条件不满足，合闸不成功。

（5）第五次假设机组UΔ=Ug -Us=99.6 V -94.2 V≤5%Ue，三者之一条件不满足，执行合闸，SD-12D 自动准同期装置显示：“机组电压升不上”，合闸不成功。①电压：系统实测值：99.7 V，显示值：99.6 V。机组实测值：94.4 V，显示值：94.2 V。②频率：系统实测值：50.00 Hz，显示值：50.00 Hz。机组实测值：50.00 Hz，显示值：50.00 Hz。工作条件不满足，合闸不成功。

以上实测值表示为工频变频电源装置（YS17）电压表显示值；显示值为SD-12D 自动准同期装置显示值。

（6）作同相与反相试验（利用智能频率计，胜利仪器：VICTOR；VC2002 函数信号发生器）①同相（同向）：US=100.8 V，Ug=100.7 V，50.01 Hz，△ψ=0°，执行合闸，SD-12D 自动准同期装置显示：“合闸成功”。②反相（反向）：US=100.7 V，Ug=100.6 V，50.00 Hz，△ψ=178.50°，执行合闸，SD-12D 自动准同期装置显示：“合闸不成功”。

2 发电机组检修后开机模拟假同期出口开关合闸联动试验

通过记录机组频率和电网频率在合闸瞬间的频率，相角，电压判断同期装置的合闸条件是否满足要求。继电保护综合测试不能自动生成试验报告，所以广东粤电新丰江发电有限责任公司联动试验采用HYTS202 水轮机调速器仿真测试仪，别名为水轮机调速系统仿真测试仪。Hydraulic Turbinegovernor Simulationtester 是武汉市华英电力科技有限公司针对于水力发电调速系统、水力发电自动准同期系统特性检测与华中科技大学联合开发的一种综合性测试平台，仪器可以完成水轮机调速系统的空载摆动、空载扰动、甩负荷、不动时间，调速器静特性，接力器开关规律、仿真开/关机支持，频率死区测量、负荷响应试验和跟踪电网一次调频等试验项目，自动生成各种类型的试验报告，HYTS202 还可以做通用录波器和频率发生器使用，并且系统采样频率可以达到4kHz，这大大拓宽了仪器的使用范畴，增强了仪器的灵活性。注意：接线时请注意面板上信号的输入输出范围。

2.1 试验连线

（1）连接测试机组频率信号由LCUA2 柜右侧XPT 端子排XPT-5（红线）与XPT-7（黑线）至“机组频率”测量端子。

（2）连接测试电网频率信号由LCUA2 柜右侧XPT 端子排XPT-1（红线）与XPT-3（黑线）至“电网频率”测量端子。

（3）连接同期合闸令信号由LCUA2 柜右侧XDO 端子排XDO-12（红线）与XDO-12（黑线）至“同期合闸”开关量输入通道（此为无源节点则连接到无源通道。如果是有源节点，则连接到有源通道）。

（4）连接断路器信号由LCUA2 柜左侧XII1 端子排XII1-2（黑线）与XDICC-15（为“＋”红线）至“断路器”开关量输入通道（此为有源节点，则连接到有源通道，如果是无源节点则连接到无源通道）。

2.2 参数设置

试验参数设置通道1“导叶行程”和通道2“浆叶”行程此时会被用于记录机组PT和电网PT的电压波形，需要配置为电压信号，率定系数设定为1：1 关系（可设定率定点一为0>0，率定点二10->10）。

通道6 对应的是脉动电压，脉动电压指电网PT二次测和机端电压PT 二次测的电压差值，此时需配置为电压信号，且率定关系设定为1：1，分别取两个PT 二次测的一根线组成脉动电压，脉动电压又称为“滑差”信号。仪器直接在内部对PT 电压波形和电网电压波形进行减法运算得到了脉动电压的数值和波形。

通道7 和通道8 用于对机组PT 信号和电网PT信号进行测频，此时需配置为方波模式。

通道配置完成后，在仪器示波器参数设置界面，可将通道1，通道2，通道6 配置为显示，其余通道可关闭显示，并且可以预先设定通道1 机组PT 电压幅值范围和通道2 电网PT 电压幅值范围，以及通道6 滑差信号的幅值范围，以完整显示三个信号的波形曲线。

2.3 试验操作

完成试验连线后，点击软件主界面的同期试验选项，设置采样频率，最长记录时间等参数，启动试验，仪器自动记录合闸过程中的机组频率、电网频率、相角差、脉动电压、同期合闸令和合闸断路器状态等信号，自动计算合闸瞬间的压差、频率差、相角差和导前时间等参数。

试验完成后仪器显示的是自动计算的试验结果，在试验结果界面点击“查看数据”可切换到曲线界面核实脉动电压和PT 电压波形。

同步闭锁DT-1/200 同步继电器校验试验操作步骤如下。

（1）同步继电器极性试验，短接②—⑧，④—⑥，如图2（a）所示接线图。②和⑥端子为同性极，对此进行检验以确定实际的连接是否和规定相符。因为两线圈的额定电压相同，当合上1K 调整TY，将电压升到额定电压值（100V）时，继电器仍不动作（两线圈为异极性关联）。若断开其中任一线圈的端子时继电器即动作，则说明②和⑥是同性端子。否则，极性连接有误。