(江苏国信溧阳抽水蓄能发电有限公司 江苏溧阳 213300)
摘要:对抽水蓄能机组电动工况启动进行自动控制，涉及到的内容比较多，操作过程复杂，技术性强，对技术人员提出了很高的要求。本文主要对电动工况启动的一次回路和控制系统结构进行分析，并针对电动工况启动出现的问题，提出针对性的解决措施，以达到良好的自动控制效果，提高抽水蓄能机组整体性能。
关键词：抽水蓄能机组；电动工况；自动控制；
抽水蓄能机组的电动机工况有多种启动方式，根据具体条件酌情选择恰当的启动方式是抽水蓄能电站设计的一个重要课题。机组在电动机工况时的启动方法,多机组合式机组与双机可逆式机组有根本的区别。前者由于抽水工况和发电工况的旋转方向一致,故启动方式比较简单,一般由主水轮机或附加的启动小水轮机将机组启动到额定转速并入电力系统,然后关闭水轮机的进水水路,打开水泵的出水阀,机组则进入抽水工况。后者由于发电和抽水工况的旋转方向不同,其启动方式要复杂得多。下面就常用的异步启动、同步启动、半同步启动、同轴小电机启动和静止变频器启动五种方式进行讨论,并作出综合比较。
1、案例分析
某抽水蓄能电厂位于浙江省境内，属日调节纯抽水蓄能电站，装设有 4 台 300MW 的立轴单级混流可逆式水泵水轮机—发电电动机组及其辅助设备，机组主要有发电、发电调相、抽水、抽水调相等 4种正常运行工况，还有水轮机、线路充电（零升）、水泵拖动等 3 种特殊运行工况，在华东电网中承担调峰、填谷、调频、调相和紧急事故备用等作用。电站机组电动工况启动优先采用静止变频启动装置（SFC）启动，在 SFC 启动无效时可用其他机组采用背靠背（BTB）方式启动。SFC 启动是指由静止变频装置产生频率和电压均变化的电源拖动发电电动机从静止至额定转速直至并网；背靠背启动是指用本电站机组作为拖动机，拖动其他机组从静止至额定转速直至并网，相对于 SFC 启动而言具有投资成本低，启动速度快等优点。
2、电动工况启动的一次主回路
如图 1 所示，电站采用一机一变组合单元接线，发电机额定电压为 18kV。换相闸刀 PRD1 用于满足机组发电方向和抽水方向运行时对相序的不同要求，拖动刀 BTB1、被拖动刀 SFC1 以及启动母线都是为了机组电动工况启动而设置的，三者都是抽水蓄能电站特有的设备。电站 4 台机共用一套静止变频启动装置，由法国 CONVERTEAM 公司生产，额定容量为17MW。SFC 电源取自 1、4 号主变压器低压侧，利用 SFC 输入闸刀和输入开关来选择输入电源的取向。用 SFC 拖动 1 号机的电气连接为 ：1 号机定子引出线通过 1 号机被拖动闸刀 SFC1、启动母线 I段闸刀 ST1、SFC 输出开关，与 SFC 装置构成回路，由 SFC 装置拖动 1 号机电动工况启动至额定转速。
当 SFC 启动无效时可用其他机组采用背靠背（BTB）方式启动，例如用 2 号机拖动 1 号机的电气连接为：1 号机定子引出线通过 1 号机被拖动闸刀 SFC1、2号机拖动闸刀 BTB2、2 号机开关 GCB2，与 2 号机定子引出线构成回路，此时 2 号机工作在发电状态，拖动 1 号机电动工况启动至额定转速。
图 1 电动工况启动的一次主回路图
3、电动工况启动出现的问题及解决措施
3.1SFC 输出变重瓦斯继电器动作跳 SFC 进线开关
将 SFC 作为机组启动载体，主要呈现方式是发出报警信号，SFC 进线开关跳闸，无法使机组电动工况处于正常启动状态%经片刻，报警信号回归原有状态%而 SFC 装置经告警复归之后，在热备用状态下使用。采用正确的方式，对输出变压器进行有效核查，将瓦斯断电器、相关回路等，作为主要分析内容，明确重瓦斯继动作原由：输出变压器油中含过多瓦斯气体；重瓦斯继电器接点抖动；强电磁场对跳闸回路长电缆产生干扰、变压器重瓦斯保护动作，经 SFC 输出之后，从根本上杜绝变压器油枕真空状态和漏油情况%经油样检测，变压器油中各气体含量无超标情况，符合基本运行诉求。一种短路含两种保护功能，传感器探测是其主要实现方法。该过程中，也能够是其余无保护动作，自动复归重瓦斯保护信号。综上所述，能够对 SFC 输出变压器油中瓦斯气体含量超标导致的重瓦斯保护动作进行有效排除。
录波 SFC 控制回路，主要功用是扑捉 SFC 跳闸事件%采用正确的方式，校验重瓦斯继电器整定值，发现其无偏差%分析继电器动作回路时，采用重瓦斯继电器常闭节点，科学驱动中间继电器，由中间继电器常开点送硬布线回路瞬时出口跳闸和 SFC 控制器延时 2S 出口跳闸，上位机接收信号，满足保护诉求%选用常开接点，并对控制和监视回路进行修改，避免继电器抖动，以对误动问题进行监视和解决。
采用上述方法实现运行，瓦斯继电器仍会因电缆干扰，发生误动%更改回路控制电源，使其转化为 DC220V，避免强电对 DC24V 继电器造成干扰，产生误动作。将大功率继电器放置在 SFC 变压器本体控制箱中，避免因瓦斯继电器原因导致误动%增加掉牌信号继电器，瓦斯继电器动作之后，采用正确的方式，驱动大功率继电器，并对具体动作情况进行监视%如果二次跳闸，可将掉牌与否作为瓦斯继电器误动和长电缆干扰跳闸回路中间继电器误动判定标准。
3.2BTB 启动问题及解决方法
低水头下 BTB 拖动失败：以某电站为例，拖动机选 4 号机，水头不超过 254m%具体实践中，常出现调速器导叶开动值超限，而转速没有达到 98%，表明开限将开度压住，机组转速无上升，导致拖动失败。经与厂家多次沟通，该机因安装工艺，转动阻尼大，先前的设置标准已经不具备适用性，需要增大该参数。
修改参数时，要求极为严格，容易出现安全问题，需经过严密计算和专业论证，方能够使参数符合相关标准和具体要求%实施该导动之后，该机无类似情况发生。
98%转速信号抖动造成 BTB 拖动失败：背靠背拖动启动过程中，被拖动机转速超过 98%，投入和调节同期装置，会存在转速不足 98%的情况。将原逻辑中转速大于 98%作为 S4B-4 的反馈，假使出现信号丢失或抖动状况，流程会即刻下发非满足信号，机组自动转停机%专业技术人员进行转速超出 98%反馈时，可添加自保持回路，以符合具体反馈要求%该种背景下，即使同期调节或其他原因导致的转速低于 98%，也无反馈丢失情况，从根本上对该种问题进行有效规避
结束语：
根据以上的综合论述，得出了以下几个结论
1、抽水蓄能机组电动工况启动自动控制中涉及到的相关要素及专业内容比较多%SFC 和 BTB 在抽水蓄能电厂中具有适用性，且控制流程复杂。
2、专业技术人员要采用正确的方法，对具体控制流程和 SFC 启动过程中的具体流程及内容进行严格控制，并对拖动过程中的异常情况进行合理分析，以对设备结构和特性进行全面掌握，达到良好的故障处理效果，确保水泵工况启动成功，推进电站全面快速发展。
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论文作者:范李峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/12
标签：工况论文; 机组论文; 拖动论文; 继电器论文; 瓦斯论文; 回路论文; 转速论文; 《电力设备》2017年第30期论文;