江苏国信溧阳抽水蓄能发电有限公司 江苏 213334
摘要：电能是人们日常生活和工作中必不可少的能源，发挥的作用极大，国家加大了对发电站的建设力度。其中，抽水蓄能电站因具有双倍的调峰和快速响应负荷变化的特点，其在电力系统中的主要作用可以归结为以下几点：承担电力系统调峰填谷任务；改善煤电和核电站的运行工况，提高节煤效益；减少水电站的弃水；提供系统的事故备用、调相、调频和和启动等服务，是保障电力系统的安全经济运行的重要电站。电力负荷迅速增长，峰谷差不断加大，用户对电力供应的安全和质量期望值也越来越高。为减少化石能源消耗，控制大气污染物排放，应积极优化我国的电源结构。长远来看，国家将大力发展核电、风电及其他可再生能源发电。从经济与安全运行的角度，核电应当尽可能避免调峰，主要承担基荷。风电等可再生能源发电的可控性较差，具有反调节特性，往往给调峰带来更大的困难，因此大力发展电网调节器的抽水蓄能电站将具有十分重要的战略意义。
关键词：抽水蓄能电厂；主变压器差动保护；CT极性
引言
抽水蓄能机组与常规水电机组相比较，最主要的特点就是大容量、高转速、频繁起停、正反转、启停快，运行工况复杂，机组不仅要承受高转速下的高负荷，而且要承受在起停、正反转过程中交变负荷，工况转换中的冲击负荷，轴承在此起到重要作用，对设计、制造、安装、运维的要求都非常高。
1抽水蓄能电厂主变压器差动保护CT极性判别方法
1.1利用其他厂（站）机组短路试验
如果蓄能电厂接入的变电站还有其他发电机组，可考虑采用倒闸操作的方式，使其他厂（站）机组与蓄能电厂组成一个孤网；或将临近电厂（站）送出线路接至本电厂高压线路出口侧，在蓄能电厂主变低压侧三相短接，由其他厂（站）机组短路试验，检查主变差动CT极性的正确性。宝泉蓄能电厂（4×300MW）首先考虑采用临近小水电机组升流来检验本厂主变差动CT极性。该厂主变保护装置需采样到0.025In才能判断CT极性，则主变高压侧要有62.5A电流通过。该厂附近有潭头水电站以35kV线路与系统连接，且此线路正好在宝泉500kV开关站附近路过，但因机组容量太小，该方案无法实施。后经与调度机构协商，决定采用倒闸操作的方式来完成主变差动CT极性的判别。试验过程见图1，将宝泉电厂通过获嘉、修武变电站的联络线与万方电厂组成孤网，解开宝泉1号机出口软连接，合上1号机出口隔离开关，由万方电厂升流，试验升流回路见图1红色部分。差动电流方向从电力系统指向发电电动机，CT极性正确。
图1 宝泉蓄能电厂判别主变差动CT极性图
1.2接入大容量无功设备
在发电电动机出口侧、厂用分支侧和SFC分支侧分别临时接入一组大容量无功设备，主变正常受电运行时，带有一定的无功负荷，电流能够达到额定电流的1%~5%，即可判别主变差动极性。
1.3接入试验变压器
将试验用三相调压器、变压器和开关等设备接入蓄能电厂的主变回路，调节试验变压器的输出，使主变回路电流达到额定电流的1%~5%，从而校验主变差动CT极性。试验变压器和调压器的容量S和电压U选取应能满足式（1）、式（2）的要求，选择的试验断路器额定电流应能大于试验过程最大电流，选择接入试验回路隔离开关等设备的电压应能满足式（2）要求。
式（1）、（2）中：Sn、Un、In、I2分别为变压器额定容量、额定电压、额定电流和变压器高压二次侧试验电流；Uk为变压器短路阻抗；n为变压器高压侧CT变比；S、U分别为所需试验电源的容量和试验电压。白莲河蓄能电厂（4×300MW）采用该方法完成主变差动CT极性判别。该厂主变容量为360MVA，额定电压为525/18kV，短路阻抗为14%，高、低压侧CT变比为1500/1、15000/1，要求二次侧试验电流不小于0.01In。代入公式（1）、（2）可得，试验电源容量不小于72.3kVA，电压不低于2.78kV。现场试验的过程中，实际选用容量为800kVA、变比为10/0.4kV的试验变压器，选用容量为1000kVA，变比为400/650V的调压器。从实测数据可知，主变差动CT极性正确。
1.4接入大电流发生器
利用大电流发生器校验差动电流极性的方法与接入试验变压器的方法基本类似，选取足够大容量的电流发生器，接入试验回路，主变低压侧接地开关合闸，形成人工三相短路点，构成回路。按照设定程序，逐步增加试验回路电流值，以达到判别主变差动CT极性的目的。
1.5外接电源并网调相
励磁系统和SFC系统采用临时外接的厂用电源，SFC拖动机组抽水调相并网，励磁系统为手动电流调节模式，调节励磁系统发无功约为30~70MVar，即可判别主变高压侧、发电机出口侧、厂用分支侧的CT极性。待此3侧的CT极性校验完成后，恢复励磁系统和SFC系统接线，并再次启动SFC拖动机组升至60%的额定转速左右，录制波形，检查SFC分支侧的CT极性。惠蓄电厂（8×300MW）采用该方法完成了CT极性判别。
2判别方法商榷
2.1相同点的探讨
这5类主变差动保护CT极性判别方法的实现都必须满足以下条件：第一，相关电气回路设备调试完成，调试结果满足相关要求，是进行试验的前提；第二，所有试验方法都涉及额外增加试验设备，提前准备这些试验用的设备，是完成试验关键；第三，所有试验方法都涉及特殊的隔离操作，相关人员应提前着手编制试验方案和预案，确保整个试验过程都处于可控状态。尤其是参与试验的继电保护、机械保护应具备相应功能，若试验发生异常时，能够可靠的、及时的切断电源及水源，并完成停机。
2.2优缺点的比较
分别从机电安装、调试进度及工期安排，试验过程增加设备或临时措施的复杂程度，协调难度及可操作性等角度探讨各类主变差动CT极性判别方法的优缺点，其结果见表1。
根据表1可知，注入类方法的主要优势在于，只要有试验设备，试验过程可不受机组及系统的任何影响。运行类方法和主动升流法的优点是，不需实际增加现场工作量，只需要考虑机组安装、调试工期。负荷类方法优点与注入类方法类似，但需考虑系统倒送电的时间，另外需要重复拆除和安装部分电气连接。相比之下被动升流法的可操作性最差，需要协调的工作也最多。
结语
综上所述，按照技术性能经济比较，在选择判别方法时应注重以下商榷结论：（1）优先推荐选用外接试验变压器或电流发生器法，该方法操作较为简单，具备安全性，且与机组调试无关，不占用直线工期；次之推荐外接负荷法，法具备一定的操作性，但需增加现场部分工作量，且需调度机构配合。（2）对于上库有充足水源的蓄能电厂，则推荐选用传统的发电电动机短路试验法，该方法在可行性、可靠性和可操作性等方面俱已成熟，且简单适用。（3）在与调度机构或其他厂（站）充分沟通、协调后，取得调度机构或其他厂（站）的同意，则利用其他厂（站）机组升流和外接电源并网调相也可校准主变差动CT极性。
参考文献：
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论文作者:徐宇轩
论文发表刊物:《防护工程》2019年15期
论文发表时间:2019/11/29
标签：极性论文; 电厂论文; 机组论文; 变压器论文; 电流论文; 差动论文; 方法论文; 《防护工程》2019年15期论文;