斐濟南德瑞瓦圖水電站機組并網方式研究

張 昭

（中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072）

1 工程概況

斐濟南德瑞瓦圖水電站位于斐濟群島共和國主島西北部，項目由大壩工程、引水工程、發電廠房、輸電線路等組成。該電站單機容量為22 MW，總裝機44 MW。電站處于斐濟兩大電網之一的西部電網，西部電網組成電站較少，結構相對簡單、薄弱。

2 機組并網方式研究

圖1 斐濟南德瑞瓦圖水電站電氣一次主接線圖（部分）

研究電力系統事故后的黑啟動措施，對于加快系統的恢復、減小大面積停電事故帶來的損失和影響具有重要意義[1]。通常水電站監控方式采用以計算機監控系統為基礎的全廠集中監控方案，設置統一的全廠計算機監控系統。出于電站安全性、可靠性考慮，電站另外設置緊急停機、安全閉鎖和事故動作的硬接線回路，滿足計算機監控系統因事故退出時電站運行人員對重要設備進行緊急處理的要求[2]。采用光纖通信實現與各級調度的通信暢通，若因故不能直接聯系，還可通過第三方通信手段聯絡。

電網黑啟動時，應對各個繼電的保護做出充分的考慮，檢查機組保護，線路保護和主變壓器保護裝置可靠投入，供電是否正常，以保證在黑啟動過程中快速切除故障。參考圖1斐濟南德瑞瓦圖水電站電氣一次主接線圖進行說明。

以斐濟南德瑞瓦圖1#線為例介紹黑啟動試驗操作步驟如下：

（1）確定一次設備狀態，即保證斷開主變高壓側斷路器5B40（1#線）和5C40（2#線），隔離開關5B41（1#線）和5C41（2#線）。

（2）當外部饋線全部失電時，415 V廠用電備用電源自動投切裝置（ATS）會立即檢測到失壓，控制器發出指令啟動應急柴油發電機組，恢復廠用電。

（3）確認所有開機條件已全部得到滿足，進行黑啟動操作。首先開機至“空轉”狀態，高壓側斷路器5B40自動閉合。

（4）手動斷開5B40。

（5）無壓閉合發電機出口斷路器3C50。

（6）機組帶主變（T1）升壓至額定狀態，切勿機組全壓沖擊主變壓器。

（7）等候調度指令恢復出線供電。

（8）閉合高壓隔離開關5B41。

（9）合上高壓側斷路器5B40，黑啟動完畢。

通過南德瑞瓦圖水電站的黑啟動，帶動無自啟動能力的其他機組，逐步擴大系統的恢復范圍，最終實現整個西部電網的恢復和正常供電。

3 并網測試

3.1 假同期實驗

在做假同期實驗前，應先校正同期裝置。該水電站升壓變壓器與其高壓側斷路器間，未設電壓互感器，所以，當高壓側斷路器為同期點時，其同期電壓需取自安裝線路側和11 kV母線上的互感器。主變為Y/△-11接線方式，故其兩側相應相間電壓存在30°的相位差，為了使從線路側和11 kV母線互感器取得的電壓相位與同期點兩側的電壓相位相符，就應對引入同期裝置的電壓相位加以校正。

3.2 準同期并網實驗

準同期并網是將待并發電機在投入系統前通過調節原動機的轉速，使發電機轉速或頻率接近同步轉速。通過調節勵磁電流，使發電機的端電壓接近系統電壓，在同步條件中的電壓差，頻率差均滿足給定值時，選擇并列點兩側電壓相位差為零前的合適時刻發出合閘脈沖將發電機投入系統。

準同期能否成功的關鍵因素就是同期合閘并網，為了檢查并列點同期回路接線是否正確，在線路第一次并列前，均應進行假同期試驗，避免非同期合閘對機組帶來的危害。本電站在假同期試驗成功后，采用帶有準同期閉鎖裝置的自動準同期并網方式。

在按規定填寫操作票之后，即可著手進行準同期并網試驗。根據同期點選擇的不同，分別介紹主變高壓側斷路器處和發電機出口斷路器處同期并網。

以斐濟南德瑞瓦圖1#線為例，機組在停機狀態下，當接到調度中心的發電指令后，就需要運行人員進行開機并網操作。首先進行出口斷路器處同期并網，此時的同期信號分別取自主變低壓測的CVT3和機組出口的CVT4。詳細的步驟如下所述。

（1）確認主機和各輔機單元一切正常，滿足開機條件，填寫操作票后，即可開機進行準同期試驗。

（2）出于安全考慮，先進行假同期試驗，以保證在斷路器兩側的電壓，頻率和相位角等滿足同期條件時合閘，避免非同期合閘事故。

（3）出口斷路器處于“試驗”位置。

（4）開機至“空載”狀態。

（5）發出同期指令，當滿足同期條件時，發電機出口斷路器3C50同期閉合。

（6）假同期成功后，將出口斷路器3C50置于“工作”狀態。

（7）同期閉合3C50，同期并網試驗成功。

上述步驟忽略其中的第2，3和6步，可作為發電機出口斷路器準同期并網的操作流程。

3.3 自同期并網

由于斐濟電網比較脆弱，在嚴重事故情況下，系統電壓甚至會降至45 Hz,在這種情況下，無法通過準同期方式并網，然而仍可用自同期方式將機組投入系統。

自同期并網條件。自同期并列時，一般要求其沖擊電磁力矩不超過發電機出口三相短路時的數值，同時，沖擊電流在定子繞組端部引起的電動力，要求不超過出口三相突然短路時所產生的電動勢力的一半。根據計算，自同期并網時沖擊電磁力矩一般均小于出口三相突然短路時的最大電磁力矩。

根據機組并網方式的研究結果，制定南德瑞瓦圖電站并網操作流程，作為今后電站運行操作規范，有利于完成調度下達的發電任務并縮短應急反應時間。尤其是當電網出現嚴重故障時，電站及時的發電并網，對于減小事故影響，降低電網運行風險具有重要意義。

4 結語

本文介紹了斐濟南德瑞瓦圖水電站機組并網方式的基本步驟及注意事項，為解決電網可能出現的問題提供了參考。根據系統不同的狀況，選擇電網黑啟動，準同期并網或自同期并網，從而逐步恢復電網，最終實現電網的正常供電。