投運/停機工況下水電廠運行電氣量計算方法

（沈陽藍通工程分公司，遼寧 沈陽 117101）

0 引言

水電廠的建設和生產為人們提供充足的電量，但是由于水電廠運行過程比較復雜，其運行過程中一部分元件一相或者兩相容易斷開[1]，從而導致發電廠運行狀態出現不穩定狀態，甚至會出現非全相運行，為了解決該問題，需要準確了解水電廠在投運和停機工況下電氣量，但是目前現有的計算方法得到的電氣量存在較大的誤差，得不到精確水電廠運行負序、零序電流值，存在較大誤差，為此提出投運/停機工況下水電廠運行電氣量計算方法研究。

1 投運/停機工況下水電廠運行電氣量計算方法

1.1 發電機出口端電壓及流過主變電流

根據已知的水電廠發電機組有功功率和無功功率[2]，對投運和停機工況下水電廠高壓變支路輸送的有功功率和無功功率進行計算。已知在投運和停機工況下水電廠運行過程中，P為發電機組輸出的有功功率，Q為發電機組輸出的無功功率，P1為高壓變支路輸送的有功功率，Q1為高壓變支路輸送的無功功率，則投運和停機工況下水電廠發電機組對高壓主變支路輸出的有功功率和無功功率為：

假設投運和停機工況下水電廠運行過程中發電機組輸出出口端電壓為U，流經發電機組主變的電流值為I，其計算公式如下：

式中，UE表示為投運和停機工況下水電廠發電機組外接系統電源值，在計算過程中相角可視為零；ZE為正序等效阻抗[3]；ZT為主變正序阻抗。

1.2 發電機次暫態電勢幅值及相角

投運和停機工況下水電廠運行過程中發電機組的次暫態電勢幅值E與發電機組高壓主變支路輸出的有功功率和無功功率，以及發電機出口端電壓及流過主變電流之間的關系用公式表示如下：

式中，Z表示發電機組的次暫態電抗。投運和停機工況下水電廠運行過程中發電機組的相角與發電機組高壓主變支路輸出的有功功率和無功功率，以及發電機出口端電壓及流過主變電流之間的關系用公式表示如下：

通過該關系式求出投運和停機工況下水電廠運行過程中發電機組的相角。

1.3 發電機運行電氣量

根據水電廠運行過程中發電機組接線圖以及不同工況下各個相位點位置，作出投運和停機工況下水電廠運行過程中正序、負序和零序網絡圖，該網圖用公式表示如下：

式中，U1、U2、U3為發電機組正序、負序、零序電壓分量值；Z1、Z2、Z3為發電機組正序、負序、零序電流分量值；I1、I2、I3為發電機組正序、負序、零序等值阻抗。根據投運和停機工況下水電廠運行過程中斷路器的邊界條件作出對應的復合序網圖并分析，得到以下公式：

根據投運和停機工況下水電廠運行中發電機組負序和零序的電壓和電流值，進而求出不同工況下各序網絡中電流和電壓值的分布情況，以此完成對投運和停機工況下水電廠運行電氣量。

2 實驗論證分析

實驗以某水電廠為實驗對象，該水電廠生產運行過程中使用的發電機組型號為HYUD-14SD，運行過程中涉及的斷路器型號為HJSD-AD45，利用兩種方法分別計算投運和停機工況下水電廠運行電氣量，結果如下表所示。

表1 兩種計算方法計算誤差對比（kV）

從上表中可以看出，設計方法計算誤差基本可以控制在0.02kV 以下，最大計算誤差僅為0.015kV；而傳統方法計算誤差最大值為9.264kV，計算誤差遠遠高于設計方法，因此實驗證明了設計方法精度更高，更適用于投運/停機工況下水電廠運行電氣量計算。

3 結束語

本文在現有文獻資料的基礎上，對投運/停機工況下水電廠運行電氣量計算方法進行了研究，提出了一套有關水電廠不同工況下電氣量的計算理論，并利用實驗證明了該套計算理論可以有效保證水電廠運行電氣量計算精度。此次研究對減小投運/停機工況下水電廠運行電氣量計算誤差具有重要作用，同時有助于解決水電廠非全相運行問題，對保證水電廠運行穩定，減小水電廠運行故障具有重要的現實意義。