新豐江水電廠發(fā)電機(jī)組檢修LCU 同期裝置聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)

謝衛(wèi)國

（廣東能源集團(tuán)廣東粵電新豐江發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東 河源 517021）

0 引 言

同期裝置同步繼電器是發(fā)電廠變電站并網(wǎng)必不可少的運(yùn)行設(shè)施。新豐江水庫是華南地區(qū)最大的人工水庫，具有發(fā)電、供水、防洪、灌溉、航運(yùn)、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(tái)國產(chǎn)機(jī)組，現(xiàn)裝機(jī)總?cè)萘?4 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(jīng)受六級(jí)地震安然無恙的水電廠。

新豐江水電廠發(fā)電機(jī)組檢修結(jié)束，開始無水開機(jī)模擬聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)，運(yùn)行人員在發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場LCU 監(jiān)控系統(tǒng)控制盤柜，將操作開關(guān)切換至現(xiàn)地（現(xiàn)場開機(jī)模式）LCU/A Ⅱ監(jiān)控系統(tǒng)盤柜，同期裝置采用南瑞SJ-12D 雙微機(jī)手自動(dòng)同期裝置，該裝置采用雙CPU設(shè)計(jì)，數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和單片機(jī)并行處理，DSP 內(nèi)置12 位高精度A/D、自動(dòng)跟蹤頻率同步交流采樣技術(shù)、模擬通道的自動(dòng)校正技術(shù)精度和準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)。調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓和頻率，快速、平穩(wěn)滿足并網(wǎng)條件，并不失時(shí)機(jī)捕捉到第一次出現(xiàn)的零相角差時(shí)機(jī)。可以在范圍內(nèi)設(shè)定閉鎖角度、并根據(jù)需要自動(dòng)對(duì)電壓頻率等自動(dòng)調(diào)節(jié)。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(dòng)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(jī)手自動(dòng)同期裝置同步繼電器校驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)儀器、工具

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

（2）計(jì)頻器（頻率計(jì)）：1 臺(tái)；廠家：臺(tái)灣固緯電子（蘇州有限公司），型號(hào)：GFC-8010H；（3）智能頻率計(jì)：1 臺(tái)；廠家：勝利儀器，型號(hào)：VC3165；（4）數(shù)字萬用表：1 個(gè)。

1.2 試驗(yàn)接線圖

同期裝置函數(shù)頻率計(jì)及工頻電源接線如圖1 所示。發(fā)電機(jī)組LCU4A（Ⅱ）柜后的自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置SJ-12D 中J2 端子拔出，另自接一個(gè)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(shù)頻率計(jì)及工頻電源接線

（1）按圖接線完成后，分別調(diào)兩臺(tái)工頻電源電壓為100 V（電壓選擇調(diào)置為“100 V”，頻率為50 Hz），分別記錄：第一次機(jī)組電壓、頻率與系統(tǒng)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(tǒng)實(shí)測值：100.0 V，顯示值：99.9 V 。機(jī)組實(shí)測值：100.2 V，顯示值：100.0 V。②頻率：系統(tǒng)實(shí)測值：50.01 Hz，顯示值：50.01 Hz。機(jī)組實(shí)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(shè)機(jī)組Δf==50.22 Hz-50.01 Hz＞0.2 Hz，三者之一條件不滿足，執(zhí)行合閘，SD-12D 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置顯示：“機(jī)組轉(zhuǎn)速降不下”，合閘不成功。①電壓：系統(tǒng)實(shí)測值：99.5 V，顯示值：99.4 V。機(jī)組實(shí)測值：99.7 V，顯示值：99.3 V。②頻率：系統(tǒng)實(shí)測值：50.01 Hz，顯示值：50.01 Hz。機(jī)組實(shí)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(shè)機(jī)組Δf=50.01 Hz-49.82 Hz＜0.2 Hz，三者之一條件不滿足，執(zhí)行合閘，SD-12D 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置顯示：“機(jī)組轉(zhuǎn)速升不上”，合閘不成功。①電壓：機(jī)組實(shí)測值：100.1 V，顯示值：100.1 V。系統(tǒng)實(shí)測值：100.0 V，顯示值：99.7 V。②頻率：系統(tǒng)實(shí)測值：50.01 Hz，顯示值：50.01 Hz。機(jī)組實(shí)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(shè)機(jī)組UΔ=Ug -Us=105.2 V-100V ＞5%Ue，三者之一條件不滿足，執(zhí)行合閘，SD-12D 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置顯示：“機(jī)組電壓降不下”，合閘不成功。①電壓：系統(tǒng) 實(shí)測值：99.9 V，顯示值：99.8 V。機(jī)組實(shí)測值：105.2 V，顯示值：105.1 V。②頻率：系統(tǒng)實(shí)測值：50.00 Hz，顯示值：50.00 Hz。機(jī)組實(shí)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(shè)機(jī)組UΔ=Ug -Us=99.6 V -94.2 V≤5%Ue，三者之一條件不滿足，執(zhí)行合閘，SD-12D 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置顯示：“機(jī)組電壓升不上”，合閘不成功。①電壓：系統(tǒng) 實(shí)測值：99.7 V，顯示值：99.6 V。機(jī)組實(shí)測值：94.4 V，顯示值：94.2 V。②頻率：系統(tǒng)實(shí)測值：50.00 Hz，顯示值：50.00 Hz。機(jī)組實(shí)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(shí)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(dòng)準(zhǔn)同期裝置顯示值。

（6）作同相與反相試驗(yàn)（利用智能頻率計(jì)，勝利儀器：VICTOR；VC2002 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器）①同相（ 同 向）：US=100.8 V，Ug=100.7 V，50.01 Hz，△ψ=0°，執(zhí)行合閘，SD-12D 自動(dòng)準(zhǔn)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(zhí)行合閘，SD-12D 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置顯示：“合閘不成功”。

2 發(fā)電機(jī)組檢修后開機(jī)模擬假同期出口開關(guān)合閘聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)

通過記錄機(jī)組頻率和電網(wǎng)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(hù)綜合測試不能自動(dòng)生成試驗(yàn)報(bào)告，所以廣東粵電新豐江發(fā)電有限責(zé)任公司聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)采用HYTS202 水輪機(jī)調(diào)速器仿真測試儀，別名為水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真測試儀。Hydraulic Turbinegovernor Simulationtester 是武漢市華英電力科技有限公司針對(duì)于水力發(fā)電調(diào)速系統(tǒng)、水力發(fā)電自動(dòng)準(zhǔn)同期系統(tǒng)特性檢測與華中科技大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的一種綜合性測試平臺(tái)，儀器可以完成水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的空載擺動(dòng)、空載擾動(dòng)、甩負(fù)荷、不動(dòng)時(shí)間，調(diào)速器靜特性，接力器開關(guān)規(guī)律、仿真開/關(guān)機(jī)支持，頻率死區(qū)測量、負(fù)荷響應(yīng)試驗(yàn)和跟蹤電網(wǎng)一次調(diào)頻等試驗(yàn)項(xiàng)目，自動(dòng)生成各種類型的試驗(yàn)報(bào)告，HYTS202 還可以做通用錄波器和頻率發(fā)生器使用，并且系統(tǒng)采樣頻率可以達(dá)到4kHz，這大大拓寬了儀器的使用范疇，增強(qiáng)了儀器的靈活性。注意：接線時(shí)請(qǐng)注意面板上信號(hào)的輸入輸出范圍。

2.1 試驗(yàn)連線

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

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

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

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

2.2 參數(shù)設(shè)置

試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置通道1“導(dǎo)葉行程”和通道2“漿葉”行程此時(shí)會(huì)被用于記錄機(jī)組PT和電網(wǎng)PT的電壓波形，需要配置為電壓信號(hào)，率定系數(shù)設(shè)定為1：1 關(guān)系（可設(shè)定率定點(diǎn)一為0>0，率定點(diǎn)二10->10）。

通道6 對(duì)應(yīng)的是脈動(dòng)電壓，脈動(dòng)電壓指電網(wǎng)PT二次測和機(jī)端電壓PT 二次測的電壓差值，此時(shí)需配置為電壓信號(hào)，且率定關(guān)系設(shè)定為1：1，分別取兩個(gè)PT 二次測的一根線組成脈動(dòng)電壓，脈動(dòng)電壓又稱為“滑差”信號(hào)。儀器直接在內(nèi)部對(duì)PT 電壓波形和電網(wǎng)電壓波形進(jìn)行減法運(yùn)算得到了脈動(dòng)電壓的數(shù)值和波形。

通道7 和通道8 用于對(duì)機(jī)組PT 信號(hào)和電網(wǎng)PT信號(hào)進(jìn)行測頻，此時(shí)需配置為方波模式。

通道配置完成后，在儀器示波器參數(shù)設(shè)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(guān)閉顯示，并且可以預(yù)先設(shè)定通道1 機(jī)組PT 電壓幅值范圍和通道2 電網(wǎng)PT 電壓幅值范圍，以及通道6 滑差信號(hào)的幅值范圍，以完整顯示三個(gè)信號(hào)的波形曲線。

2.3 試驗(yàn)操作

完成試驗(yàn)連線后，點(diǎn)擊軟件主界面的同期試驗(yàn)選項(xiàng)，設(shè)置采樣頻率，最長記錄時(shí)間等參數(shù)，啟動(dòng)試驗(yàn)，儀器自動(dòng)記錄合閘過程中的機(jī)組頻率、電網(wǎng)頻率、相角差、脈動(dòng)電壓、同期合閘令和合閘斷路器狀態(tài)等信號(hào)，自動(dòng)計(jì)算合閘瞬間的壓差、頻率差、相角差和導(dǎo)前時(shí)間等參數(shù)。

試驗(yàn)完成后儀器顯示的是自動(dòng)計(jì)算的試驗(yàn)結(jié)果，在試驗(yàn)結(jié)果界面點(diǎn)擊“查看數(shù)據(jù)”可切換到曲線界面核實(shí)脈動(dòng)電壓和PT 電壓波形。

同步閉鎖DT-1/200 同步繼電器校驗(yàn)試驗(yàn)操作步驟如下。

（1） 同步繼電器極性試驗(yàn)，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(duì)此進(jìn)行檢驗(yàn)以確定實(shí)際的連接是否和規(guī)定相符。因?yàn)閮删€圈的額定電壓相同，當(dāng)合上1K 調(diào)整TY，將電壓升到額定電壓值（100V）時(shí)，繼電器仍不動(dòng)作（兩線圈為異極性關(guān)聯(lián)）。若斷開其中任一線圈的端子時(shí)繼電器即動(dòng)作，則說明②和⑥是同性端子。否則，極性連接有誤。

圖2 同步繼電器試驗(yàn)接線圖

（2） 短接⑥、⑧如圖2（b）所示，調(diào)節(jié)調(diào)壓器電壓值至繼電器動(dòng)作，讀出電器動(dòng)作電壓值Udz （p）1 返回電壓值Ufh （P）1。

（3） 短接②、④如圖2（c）所示，調(diào)節(jié)調(diào)壓器電壓值至繼電器動(dòng)作，讀出電器動(dòng)作電壓值Udz （p）2 返回電壓值Ufh P）2。

廣東粵電新豐江發(fā)電有限責(zé)任公司同期檢查繼電器TJJ（電壓型）校驗(yàn)記錄如表1 所示。

表1 同期檢查繼電器TJJ（電壓型）校驗(yàn)記錄

動(dòng)作角計(jì)算公式為

返回角計(jì)算公式為

式中：Udz(p)為動(dòng)作電壓的平均值（②、④/⑥—⑧或⑥、⑧/②—④）；Ufh(p)為返回電壓的平均值（⑥、⑧/②—④或②、④/⑥—⑧）；Ue為自電壓互感器或電壓抽取裝置接到繼電器端子上的額定電壓；DT-1/200 同步繼電器額定電壓為100V。

注：PT（電壓互感器）（新豐江電廠電壓為100 V） Sin-1=sin-0.017453=-90°（弧度）。

3 結(jié) 論

通過無水開機(jī)聯(lián)合（監(jiān)控系統(tǒng)、水車、調(diào)速器、勵(lì)磁系統(tǒng)、機(jī)組保護(hù)）模擬試驗(yàn)，發(fā)電機(jī)組同期裝置系統(tǒng)經(jīng)試驗(yàn)正常，同期裝置系統(tǒng)可以滿足發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)要求，可以投入發(fā)電運(yùn)行。檢修結(jié)束移交南方電網(wǎng)調(diào)度中心，保障了調(diào)配運(yùn)行發(fā)電生產(chǎn)任務(wù)。