关键词: 五强溪；同期失败；原因分析
0引言
发电厂作为电源点，并网操作成功是保证其功率送出的前提条件，同期装置作为并网设备有着至关重要的作用[1-2]。五强溪电厂位于湖南省怀化市，共5台混流式机组，单机容量240MW，总装机容量1200MW，是华中电网的重要调峰调频电厂。机组正常运行采用自动准同期装置SID-2AF同期并网，当转速 大于90%且机端电压大于95%时，启动自动准同期装置。由同期装置调节机组频率及机端电压，使之满足同期并网条件，发出合闸令，同期检查继电器同期满足条件时，断路器合闸线圈得电，实现开关的合闸。
1 事件经过
9月20日和9月24日出现两次同期并网失败（9月20日，第一次并网失败，第二次并网成功。9月24日两次开机同期并网失败），监控系统现地控制单元（LCU）记录如下：
1）19/09/20 07：18：56 水轮机转速>90%
07：18：59 励磁系统投入
07：18：59 水轮机转速>95%
07：19：23 同期装置就绪（动作）
07：19：30 同期装置就绪（复归）
07：19：30 同期闭锁（动作）
07：21：22 限时投发电机出口断路器同期失败（动作）
07：21：22 同期闭锁（复归）
07：21：22 限时投发电机出口断路器同期失败（复归）
07：21：58 空载到发电令过程（动作）
07：22：20 同期屏回路失电（动作）
07：22：20 同期屏回路失电（复归）
07：22：22 同期装置就绪（动作）
07：22：54 同期合闸（动作）
07：22：54 发电机断路器805合位置（动作）
07：22：54 同期装置就绪（复归）
07：22：54 同期合闸（复归）
2）19/09/24 08：49：16 水轮机转速>90%
08：49：18 励磁系统投入
08：49：20 水轮机转速>95%
08：49：21 空载状态
08：49：43 同期装置就绪（动作）
08：50：13 同期合闸（动作）
08：50：13 同期装置就绪（复归）
08：50：13 同期合闸（复归）
08：50：13 同期闭锁（动作）
08：51：42 限时投发电机出口断路器同期失败（动作）
08：51：42 同期闭锁（复归）
08：51：47 限时投发电机出口断路器同期失败（复归）
08：53：09 空载到发电令过程（动作）
08：53：33 同期装置就绪（动作）
08：53：49 同期装置就绪（复归）
08：53：49 同期闭锁（动作）
2 现场检查情况
同期装置无告警、录波记录，通过查看机旁小室摄像头视频回放（9月20日同期失败后，将摄像头对准同期装置拍摄），获取了9月24日上午两次同期并网过程中同期装置及继电器的动作情况，现象一致。
装置上电正常，并列点选择继电器动作正常，同期发加速令后，调整合闸角度至0度，微机同期装置合闸指示灯亮，发出合闸令，合闸继电器（HJ）动作，同期检查继电器（TJJ）未动作，仅有运行的绿灯亮，显示动作的红灯未亮。此后，微机同期装置一直运行，约2分钟后断电。
3 原因分析
同期原理图中（图1），当微机同期装置（SID-2AF）检测到待并电压与系统电压符合同期条件，开出板件JK4的9、11（角度闭锁接点，小于20°时闭合）和18、20（检同期条件，符合同期条件则闭合）两组接点闭合，合闸继电器（HJ）得电动作。同期装置合闸回路（图2）中串联了HJ的常开接点1、9和2、10及TJJ的常开接点1、3，只有当合闸继电器（HJ）和同期检查继电器（TJJ）都动作，才能使合闸线圈得电，否则，断路器将不能合闸。
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图1 同期原理图
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图2 同期装置合闸回路图
9月24日，两次同期并网过程，微机同期装置均发了合闸令，合闸继电器（HJ）均动作亮红灯，但同期检查继电器（TJJ）未动作。用万用表测量，发现同步检查继电器系统侧电压采集通道损坏，电阻值为无穷大（正常电阻约为0.9kΩ）。此继电器为2019年7月27日更换的仓库备品，生产日期为2016年8月。9月25日晚，用继电保护测试仪检测该继电器试加电压10s后，继电器动作正确，再用万用表测量其故障采样通道，电阻值恢复至0.91kΩ。以此推测，9月20日并网失败，是由于继电器接触不良导致合闸瞬间同期继电器TJJ未正确动作导致。
除此之外，还找到了下位机告警信号丢失的的原因。分析监控系统报文，9月24日的第二次并网失败、9月25日的并网成功，监控系统均未报“同期合闸”动作。由信号输出回路（图3），去监控系统的“同期合闸”回路串联了由合闸继电器（HJ）的3、13常开触点。微机同期装置的合闸时间整定值为200ms，即合闸继电器（HJ）的得电时间仅为200ms，用继电保护测试仪，测量合闸继电器（HJ）的3、13常开触点的闭合时间约为177ms。此信号接在LCU扫查量，扫查周期为秒级，因此，监控系统并未扫查到此信号。
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图3 信号输出回路图
4 结论及解决方法
1）同期继电器特性改变是导致同期失败的直接原因。将换下的同期继电器已返厂进行检测，厂家给出检测报告显示，由于继电器中的小变压器有生锈的情况，导致电压采集回路接触不良，间歇性出现二次侧无电压输出的情况。并由此导致同期检查继电器TJJ未能动作，图1中的合闸回路中TJJ的1、3触点未闭合，断路器合闸线圈未得电，最终导致同期失败。分析其间接原因，继电器备品在仓库存放时间将近3年，因为长期未上电，导致元器件的锈蚀，影响正常使用。
2）监控系统下位机扫查量的扫查周期过长导致告警信号未报出，拟将“同期合闸”信号接至下位机的中断量（扫查周期为1ms），解决此问题。
3）已将5号机同期继电器更换为2019年生产的同型号继电器（已校验合格），防止同一批次继电器特性不良再次拒动。
4）同期装置无告警记录及录波功能，不利于同期失败故障查找及原因分析，今后的装置改造应注意避免类似的装置。
参 考 文 献
[1]康健.关于同期闭锁功能必要性的探讨[J].湖北电力，2008.32(3):26-27，41.
[2]于东海，白洪亮．水电厂发电机同期装置的隐患与解决措施[J]．水电厂自动化，2010，31(2)：22-24、28．
[3]李广亮，王昆.机组抽水调相时同期合闸失败的原因分析及处理.[J].水电站机电技术，2015，38（11）,48-50.
[4]沈静雯.微机型自动准同期装置的调试及维护.[J].仪器仪表用户，2019,26(5),55-59.
[5]王洪博，李新煜，白剑飞，刘晓波，谷东永.泰山抽水蓄能电站监控系统同期并网参数优化方法. [J].水电站机电技术，2019，42（3）,29-30、55.
论文作者: 周琳
论文发表刊物:《中国电业》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/14
标签：同期论文; 继电器论文; 装置论文; 动作论文; 回路论文; 断路器论文; 常开论文; 《中国电业》2019年第19期论文;