某抽水蓄能電站背靠背啟動過程中存在的問題分析與處理

張永明　王永強　蘇東亮

摘要：背靠背啟動是抽水蓄能機組一種重要的抽水運行啟動方式，本文對抽水蓄能機組背靠背啟動過程中發現的不安全因素進行了詳細分析，并提出了有效的改進方案。

關鍵詞：抽水蓄能機組；背靠背啟動；滅磁開關跳閘；停機程序

引言

抽水蓄能機組目前主要采用兩種方式啟動機組抽水運行：①利用大功率靜止變頻器（SFC）提供0至50HZ連續可調交流電源，啟動機組；②“背靠背”啟動方式。“背靠背”啟動是指將本電站任意一臺機組作為拖動機組，將待抽水運行機組由靜止緩慢拖至額定轉速滿足并網條件。抽水機組并網后，擔任拖動任務的機組即可自動斷開與被拖動機組的電氣聯接并退回靜止備用狀態。抽水機組由電網電力驅動，開始抽水，退回靜止備用狀態的拖動機組仍可繼續拖動電站其余機組，或由其它機組將其拖動至抽水狀態，直至整個電站剩下最后一臺機組。

1.某抽水蓄能電站背靠背啟動過程中發現的問題

1.1在拖動過程中，模擬任何一臺機組的電氣保護動作出口或按下緊急停機按鈕（為保證機組安全而設置常備緊急停機按鈕），發現兩臺機組的滅磁開關跳閘不同步（兩臺機組的滅磁開關跳閘時間差在800ms以上）。且兩臺機組間定子電流達到正常啟動時定子電流的2-3倍。該電流幅值雖不會損毀發電機，但對機組電機的定子繞組及啟動母線、刀閘等造成潛在危險和不利影響。實際運行中定子或轉子繞組出現短路故障導致電氣保護動作出口（保護誤動除外），此時若產生上述缺陷，兩臺機組滅磁開關跳閘不同步，導致定子繞組中存在強大電源，致使短路電流無法立即消失，可能對電機造成損傷，導致事故擴大化。致使修復難度增大，修復時間延長，經濟損失變大。

1.2背靠背啟動時，若機組保護動作出口或緊急停機，機組反應動作存在設計缺陷。按照停機流程跳開兩臺機組的滅磁開關，立即拉開拖動刀閘，此時定子電流未衰減至零。因刀閘無滅弧能力，強行斷開兩臺機組定子間的電氣連接，將對刀閘觸頭造成損傷。經現場查看，拖動刀閘觸頭確實被燒毀。

下圖為該電站背靠背啟動過程中保護動作出口后所錄波形圖：

2.問題的分析與處理

2.1經分析確認，因通訊延時導致兩臺機組滅磁開關跳閘不同步

背靠背啟動中，任何一臺機組保護動作后均會通過硬接線跳開本機組的滅磁開關，同時將跳閘信號通過現場總線通訊送至監控系統，再由監控系統給另一臺機組發跳開滅磁開關的指令。這種通過計算機通訊的傳輸就造成了一定的延時，使兩臺機組滅磁開關跳閘存在時間差。此時，滅磁開關未跳閘的機組電機存在內電勢，在定子繞組中產生較大電流，當有短路點存在時電流會更大。

為消除以上缺陷，建議背靠背啟動過程中，機組保護添加“跳相鄰機組單元”接點，即兩臺機組中的任一臺保護動作出口后，將送給另外一臺機組的跳滅磁開關的跳閘信號改為硬接線，并在監控系統中安裝中間繼電器擔負“編組”功能，保證被選中背靠背啟動的兩臺機組之間跳閘信號的硬接線是聯通的，而不會將跳閘信號送到不參與背靠背啟動的機組上。按照以上方案優化后，再次進行試驗，模擬保護動作，兩臺機組滅磁開關同步跳閘，有效解決了兩臺機組滅磁開關不能同步跳閘的問題。

2.2若保護動作出口或緊急停機時，機組反應動作存在設計缺陷

經分析確認，此缺陷是由監控系統停機流程造成。按照停機流程跳開兩臺機組的滅磁開關，必須立即拉開拖動刀閘。由于轉子回路滅磁過程無法瞬間完成，定子電流存在衰減過程。刀閘無滅弧能力，在定子電流未衰減至零時，強行斷開兩臺機組定子間的電氣連接。會對刀閘的觸頭造成損傷。為此，建議修改機組的停機程序，在拉開拖動刀閘前，先檢測兩臺機組的轉速，待轉速為零后，再拉開拖動刀閘或拖動機組的出口開關。停機流程修改后，再次進行停機操作，該問題得到了有效解決。

3.結論

抽水蓄能電站是具有調峰、填谷、調頻、調相和事故備用等多種用途的特殊電源，背靠背啟動更是其一種重要的抽水運行啟動方式。消除背靠背啟動的安全隱患，對保證抽水蓄能機組經濟、穩定的運行有種重要意義。

參考文獻：

[1]常永亮.抽水蓄能機組背靠背啟動中跳閘技術改造方案.機電與金屬，（2011 ）07-0034-03.

[2]呂宏水，馮勇，朱曉東，曾繼倫，邵宜祥.抽水蓄能機組背靠背啟動的研究.水電廠自動化，2006-04.

作者簡介：張永明（1985-），男，山東濟南人，助理工程師。