徐喆

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺 317200）

桐柏抽蓄機組開關(guān)閉鎖分閘處理方法分析

徐喆

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺 317200）

抽蓄機組各種工況轉(zhuǎn)換頻繁，機組開關(guān)分合操作也相對頻繁，運行過程中若發(fā)生機組開關(guān)閉鎖分閘的情況,將極大威脅電站及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。本文針對桐柏抽水蓄能電站機組開關(guān)，通過分析不同方法對系統(tǒng)及機組本身的影響，提出了電站機組開關(guān)閉鎖分閘時更為合理的處理方法。

抽水蓄能；機組開關(guān)(GCB)；閉鎖分閘

1　概述

桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺縣境內(nèi)，設(shè)計安裝4臺300MW的可逆式水泵水輪發(fā)電機組，以雙回500 kV線路接入華東電網(wǎng)，屬日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，在華東電網(wǎng)承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和緊急事故備用等任務(wù)。電站機組主要有發(fā)電、發(fā)電調(diào)相、抽水、抽水調(diào)相等4種正常運行工況，還有水輪機、線路充電（黑啟動）、水泵拖動等3種特殊運行工況。電站采用一機一變的組合單元接線，在發(fā)電電動機出口處裝設(shè)了SF6氣體絕緣斷路器作為機組開關(guān)(GCB)，以減少高壓側(cè)斷路器操作次數(shù)，承擔(dān)正常運行切換操作、短路故障跳閘以及同期并網(wǎng)等作用。抽蓄機組各種工況轉(zhuǎn)換頻繁，機組開關(guān)分合操作也相對頻繁，運行過程中若發(fā)生機組開關(guān)閉鎖分閘的情況,將極大威脅電站及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

2　問題研究與分析

2.1機組開關(guān)及其閉鎖分合閘條件

桐柏抽水蓄能電站機組開關(guān)選用ABB公司HECPS-3型SF6氣體絕緣斷路器，帶有離相封閉金屬外殼，合適與電站離相封閉母線連接，采用自然空氣冷卻。其核心部位為開關(guān)的滅弧單元，主導(dǎo)電觸頭為銅鍍銀材料，弧觸頭由銅鎢合金材料制成。

開關(guān)采用熱膨脹+壓氣+磁吹的混合式滅弧原理，利用開斷操作時的氣流場、電磁場和SF6氣體絕緣恢復(fù)物性相互優(yōu)化組合，通過磁吹線圈感應(yīng)控制滅弧力度和操作做功，從而獲得良好的滅弧性能和開斷性能，可防止切斷小電流時產(chǎn)生截流操作過電壓。正常運行時，其SF6氣體額定壓力為0.62MPa，當(dāng)壓力降至0.54MPa時，開關(guān)將閉鎖分合閘。

機組開關(guān)操作機構(gòu)為液壓彈簧式，三相聯(lián)動操作。操作電源為直流220 V，要求工作電壓范圍在80%～110%額定操作電壓內(nèi)，低于30%額定操作電壓時，分合閘線圈將不吸合。操作機構(gòu)還裝設(shè)有油壓監(jiān)視裝置，當(dāng)油壓達到下限規(guī)定值時閉鎖分合閘。

2.2發(fā)電工況下機組開關(guān)閉鎖分閘處理方法分析

假如機組在發(fā)電運行狀態(tài),上位機報機組開關(guān)閉鎖分閘信號并經(jīng)現(xiàn)場確認(rèn)后，一般處理方法是：

（1）立即將機組開關(guān)改為非自動，防止機組開關(guān)跳閘損壞；

（2）聯(lián)系調(diào)度暫時將機組轉(zhuǎn)為發(fā)電調(diào)相工況，減少對系統(tǒng)的影響，待搶修完畢后再停機；

（3）需要停機處理則應(yīng)聯(lián)系調(diào)度減機組負(fù)荷或轉(zhuǎn)移負(fù)荷；

（4）倒換廠用電，再拉開500 kV相應(yīng)開關(guān)。

如果不把機組由發(fā)電工況轉(zhuǎn)為發(fā)電調(diào)相工況，機組直接停機狀態(tài)見發(fā)電停機流程26-1和26-2（圖1、圖2）。

在圖2流程中可以看出,機組開關(guān)分開后才會去停勵磁停機GB_EXC_OF_26，此時機組開關(guān)未分開，勵磁仍舊空載運行。結(jié)合圖1流程可以看出，機組應(yīng)該運行在導(dǎo)葉空載或有功空載、勵磁空載或無功空載這么一個狀態(tài)，其實仍舊還是在發(fā)電工況，只是有功很小，所以這個時候機組振動將會非常大，對機組危害嚴(yán)重。此時必須馬上向網(wǎng)調(diào)申請拉開相應(yīng)500 kV線路開關(guān)和橋開關(guān)，防止設(shè)備損害。

那么，在發(fā)電調(diào)相工況下，機組由于某種非保護原因停機，機組狀態(tài)見發(fā)電調(diào)相停機流程3S-1和3S-2（圖3、圖4）。

在圖4中，調(diào)速器停機GOV_SP_3S的條件是STP_3S_2_OK或者GCB_OF_3S，只要機組開關(guān)沒分開，3S-2流程就會超時，這兩個條件都不會滿足，所以調(diào)速器仍舊在運行，但調(diào)速器已經(jīng)不在調(diào)相模式，結(jié)合圖1流程可以看出，此時機組的運行狀態(tài)和發(fā)電調(diào)相狀態(tài)相比，只有勵磁空載和調(diào)速器不在調(diào)相模式這兩個條件不同，其他都是一樣的，導(dǎo)葉和球閥都在關(guān)閉狀態(tài)，仍舊從系統(tǒng)中吸收少量有功。

這種狀態(tài)相對穩(wěn)定，不會發(fā)生很大的振動。但是由機組保護閉鎖條件圖（圖5）可以看出，在這種狀態(tài)下，發(fā)電電動機逆功率保護32G-A和濺水功率保護37G-B是不會閉鎖的，所以要分析這兩個保護是否動作。

再看濺水功率保護37G-B，此時機組流程停留在3S-2，如果壓水能夠保持，機組吸收的有功不會大于濺水功率設(shè)定值12%n，則濺水功率保護不會動作，否則水位上升必將導(dǎo)致濺水功率保護動作引起機組開關(guān)失靈保護動作而跳500 kV開關(guān)。

由圖6和圖7可以看出，只有當(dāng)流程走到3S-3時，DEWAT_K_OF_3S和AIKV-CL_3S這兩個指令才去復(fù)歸壓水補氣閥，所以在這之前，DEWAT_K信

號在，壓水補氣閥仍舊會按照尾水管水位來進行補氣，顯然，濺水功率保護也不會動作。

我們再分析下發(fā)電工況轉(zhuǎn)發(fā)電調(diào)相過程（23流程）中，由于某種非保護原因轉(zhuǎn)停機，此時是否會引起保護動作。23流程收到停機令后仍舊是走的3S停機流程，最后還是會停留在3S-2超時，發(fā)電轉(zhuǎn)發(fā)電調(diào)相的過程是一個關(guān)導(dǎo)葉、壓水、關(guān)球閥、壓水保持的過程，如果壓水還沒成功，就已經(jīng)走3S流程，則機組轉(zhuǎn)輪在水中轉(zhuǎn)動，機組吸收的有功會比較大，很可能超過逆功率保護32G-A設(shè)定值-5%n，由于流程走不下去，會一直保持這個狀態(tài)，32G-A通過延遲時間后動作出口，引起開關(guān)失靈動作，跳500 kV開關(guān)。并且球閥和導(dǎo)葉關(guān)閉后，濺水功率保護也會解鎖，也有可能出口。

在機組開關(guān)閉鎖分閘信號發(fā)出后，將機組由發(fā)電工況轉(zhuǎn)換為發(fā)電調(diào)相工況雖然減去了負(fù)荷，減少了對系統(tǒng)的影響，但也增加了線路開關(guān)跳閘的風(fēng)險，因此，可以考慮另一種處理方法：

（1）立即將機組開關(guān)改為非自動，防止機組開關(guān)跳閘損壞；

（2）聯(lián)系調(diào)度申請拉開500 kV開關(guān)；

（3）倒換廠用電，在機組負(fù)荷減下來后拉開相應(yīng)500 kV開關(guān)；

（4）停機處理。

[1]梅祖彥.抽水蓄能發(fā)電技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[2]賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護原理[M].3版.北京：中國電力出版社，2000.

[3]劉云.水輪發(fā)電機故障處理與檢修[M].北京：中國水利水電出版社，2002.

[4]陸佑楣，潘家崢.抽水蓄能電站[M].北京：水利水電出版社，1994.

[5]陳化剛.電力設(shè)備預(yù)防性試驗實用技術(shù)問答[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

徐喆（1988-），男，助理工程師，從事抽水蓄能電站運行維護工作。

TV743

B

1672-5387（2015）11-0021-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.007

2015-07-31