新豐江水電廠發電機組檢修LCU 同期裝置聯動試驗

2023-08-04 00:47:24謝衛國

通信電源技術 2023年9期

謝衛國

（廣東能源集團廣東粵電新豐江發電有限責任公司，廣東河源 517021）

0 引言

同期裝置同步繼電器是發電廠變電站并網必不可少的運行設施。新豐江水庫是華南地區最大的人工水庫，具有發電、供水、防洪、灌溉、航運、壓咸、旅游等綜合功能。水庫庫容138.96 億m3，流域面積5 734 km2平方公里，正常高水位116 m，死水位93 m。電站裝有4 臺國產機組，現裝機總容量34 萬kW。新豐江大壩為單支墩大頭壩，壩頂高程124 m，頂長440 m，頂寬5 m，世界上唯一經受六級地震安然無恙的水電廠。

新豐江水電廠發電機組檢修結束，開始無水開機模擬聯動試驗，運行人員在發電機組現場LCU 監控系統控制盤柜，將操作開關切換至現地（現場開機模式）LCU/A Ⅱ監控系統盤柜，同期裝置采用南瑞SJ-12D 雙微機手自動同期裝置，該裝置采用雙CPU設計，數字信號處理器（DSP）和單片機并行處理，DSP 內置12 位高精度A/D、自動跟蹤頻率同步交流采樣技術、模擬通道的自動校正技術精度和準確性高等特點。調節發電機電壓和頻率，快速、平穩滿足并網條件，并不失時機捕捉到第一次出現的零相角差時機。可以在范圍內設定閉鎖角度、并根據需要自動對電壓頻率等自動調節。DT-1/200 同步檢查繼電器又稱為同期繼電器，主要用于兩端供電線路的自動重合閘線路中，其作用在于檢查線路上電壓的存在，及線路上和變電站母線上電壓向量間的相角差。

1 南瑞SJ-12D 雙微機手自動同期裝置同步繼電器校驗

1.1 試驗儀器、工具

（1）工頻變頻電源（YS17）：兩臺；廠家：上海浦江電表廠（調檔：100 V）；

（2）計頻器（頻率計）：1 臺；廠家：臺灣固緯電子（蘇州有限公司），型號：GFC-8010H；（3）智能頻率計：1 臺；廠家：勝利儀器，型號：VC3165；（4）數字萬用表：1 個。

1.2 試驗接線圖

同期裝置函數頻率計及工頻電源接線如圖1 所示。發電機組LCU4A（Ⅱ）柜后的自動準同期裝置SJ-12D 中J2 端子拔出，另自接一個端子插入，在新外接端子上引出四根線，即US（+）、US（-）兩根，Ug（+）、Ug（-）兩根。

圖1 同期裝置函數頻率計及工頻電源接線

（1）按圖接線完成后，分別調兩臺工頻電源電壓為100 V（電壓選擇調置為“100 V”，頻率為50 Hz），分別記錄：第一次機組電壓、頻率與系統一樣，電壓不超過±5%，頻率不超過±0.2 Hz，工作條件滿足，合閘成功。①電壓：系統實測值：100.0 V，顯示值：99.9 V 。機組實測值：100.2 V，顯示值：100.0 V。②頻率：系統實測值：50.01 Hz，顯示值：50.01 Hz。機組實測值：50.01 Hz 顯示值：50.01 Hz。工作條件滿足，合閘成功。

（2）第二次假設機組Δf==50.22 Hz-50.01 Hz＞0.2 Hz，三者之一條件不滿足，執行合閘，SD-12D 自動準同期裝置顯示：“機組轉速降不下”，合閘不成功。①電壓：系統實測值：99.5 V，顯示值：99.4 V。機組實測值：99.7 V，顯示值：99.3 V。②頻率：系統實測值：50.01 Hz，顯示值：50.01 Hz。機組實測值：50.22 Hz，顯示值：50.22 Hz。工作條件不滿足，合閘不成功。

（3）第三次假設機組Δf=50.01 Hz-49.82 Hz＜0.2 Hz，三者之一條件不滿足，執行合閘，SD-12D 自動準同期裝置顯示：“機組轉速升不上”，合閘不成功。①電壓：機組實測值：100.1 V，顯示值：100.1 V。系統實測值：100.0 V，顯示值：99.7 V。②頻率：系統實測值：50.01 Hz，顯示值：50.01 Hz。機組實測值：49.82 Hz，顯示值：49.82 Hz。工作條件不滿足，合閘不成功。

（4）第四次假設機組UΔ=Ug -Us=105.2 V-100V ＞5%Ue，三者之一條件不滿足，執行合閘，SD-12D 自動準同期裝置顯示：“機組電壓降不下”，合閘不成功。①電壓：系統實測值：99.9 V，顯示值：99.8 V。機組實測值：105.2 V，顯示值：105.1 V。②頻率：系統實測值：50.00 Hz，顯示值：50.00 Hz。機組實測值：50.00 Hz。顯示值：50.00 Hz。工作條件不滿足，合閘不成功。

（5）第五次假設機組UΔ=Ug -Us=99.6 V -94.2 V≤5%Ue，三者之一條件不滿足，執行合閘，SD-12D 自動準同期裝置顯示：“機組電壓升不上”，合閘不成功。①電壓：系統實測值：99.7 V，顯示值：99.6 V。機組實測值：94.4 V，顯示值：94.2 V。②頻率：系統實測值：50.00 Hz，顯示值：50.00 Hz。機組實測值：50.00 Hz，顯示值：50.00 Hz。工作條件不滿足，合閘不成功。

以上實測值表示為工頻變頻電源裝置（YS17）電壓表顯示值；顯示值為SD-12D 自動準同期裝置顯示值。

（6）作同相與反相試驗（利用智能頻率計，勝利儀器：VICTOR；VC2002 函數信號發生器）①同相（同向）：US=100.8 V，Ug=100.7 V，50.01 Hz，△ψ=0°，執行合閘，SD-12D 自動準同期裝置顯示：“合閘成功”。②反相（反向）：US=100.7 V，Ug=100.6 V，50.00 Hz，△ψ=178.50°，執行合閘，SD-12D 自動準同期裝置顯示：“合閘不成功”。

2 發電機組檢修后開機模擬假同期出口開關合閘聯動試驗

通過記錄機組頻率和電網頻率在合閘瞬間的頻率，相角，電壓判斷同期裝置的合閘條件是否滿足要求。繼電保護綜合測試不能自動生成試驗報告，所以廣東粵電新豐江發電有限責任公司聯動試驗采用HYTS202 水輪機調速器仿真測試儀，別名為水輪機調速系統仿真測試儀。Hydraulic Turbinegovernor Simulationtester 是武漢市華英電力科技有限公司針對于水力發電調速系統、水力發電自動準同期系統特性檢測與華中科技大學聯合開發的一種綜合性測試平臺，儀器可以完成水輪機調速系統的空載擺動、空載擾動、甩負荷、不動時間，調速器靜特性，接力器開關規律、仿真開/關機支持，頻率死區測量、負荷響應試驗和跟蹤電網一次調頻等試驗項目，自動生成各種類型的試驗報告，HYTS202 還可以做通用錄波器和頻率發生器使用，并且系統采樣頻率可以達到4kHz，這大大拓寬了儀器的使用范疇，增強了儀器的靈活性。注意：接線時請注意面板上信號的輸入輸出范圍。

2.1 試驗連線

（1）連接測試機組頻率信號由LCUA2 柜右側XPT 端子排XPT-5（紅線）與XPT-7（黑線）至“機組頻率”測量端子。

（2）連接測試電網頻率信號由LCUA2 柜右側XPT 端子排XPT-1（紅線）與XPT-3（黑線）至“電網頻率”測量端子。

（3）連接同期合閘令信號由LCUA2 柜右側XDO 端子排XDO-12（紅線）與XDO-12（黑線）至“同期合閘”開關量輸入通道（此為無源節點則連接到無源通道。如果是有源節點，則連接到有源通道）。

（4）連接斷路器信號由LCUA2 柜左側XII1 端子排XII1-2（黑線）與XDICC-15（為“＋”紅線）至“斷路器”開關量輸入通道（此為有源節點，則連接到有源通道，如果是無源節點則連接到無源通道）。

2.2 參數設置

試驗參數設置通道1“導葉行程”和通道2“漿葉”行程此時會被用于記錄機組PT和電網PT的電壓波形，需要配置為電壓信號，率定系數設定為1：1 關系（可設定率定點一為0>0，率定點二10->10）。

通道6 對應的是脈動電壓，脈動電壓指電網PT二次測和機端電壓PT 二次測的電壓差值，此時需配置為電壓信號，且率定關系設定為1：1，分別取兩個PT 二次測的一根線組成脈動電壓，脈動電壓又稱為“滑差”信號。儀器直接在內部對PT 電壓波形和電網電壓波形進行減法運算得到了脈動電壓的數值和波形。

通道7 和通道8 用于對機組PT 信號和電網PT信號進行測頻，此時需配置為方波模式。

通道配置完成后，在儀器示波器參數設置界面，可將通道1，通道2，通道6 配置為顯示，其余通道可關閉顯示，并且可以預先設定通道1 機組PT 電壓幅值范圍和通道2 電網PT 電壓幅值范圍，以及通道6 滑差信號的幅值范圍，以完整顯示三個信號的波形曲線。

2.3 試驗操作

完成試驗連線后，點擊軟件主界面的同期試驗選項，設置采樣頻率，最長記錄時間等參數，啟動試驗，儀器自動記錄合閘過程中的機組頻率、電網頻率、相角差、脈動電壓、同期合閘令和合閘斷路器狀態等信號，自動計算合閘瞬間的壓差、頻率差、相角差和導前時間等參數。

試驗完成后儀器顯示的是自動計算的試驗結果，在試驗結果界面點擊“查看數據”可切換到曲線界面核實脈動電壓和PT 電壓波形。

同步閉鎖DT-1/200 同步繼電器校驗試驗操作步驟如下。

（1）同步繼電器極性試驗，短接②—⑧，④—⑥，如圖2（a）所示接線圖。②和⑥端子為同性極，對此進行檢驗以確定實際的連接是否和規定相符。因為兩線圈的額定電壓相同，當合上1K 調整TY，將電壓升到額定電壓值（100V）時，繼電器仍不動作（兩線圈為異極性關聯）。若斷開其中任一線圈的端子時繼電器即動作，則說明②和⑥是同性端子。否則，極性連接有誤。