蹇家灣水電站發(fā)電機(jī)出口開關(guān)柜控制回路的技改應(yīng)用

匡定學(xué) 劉 飛

(重慶巴山水電開發(fā)有限公司，重慶 405905)

1 概述

蹇家灣水電站位于城口縣下游約11km處，該水電站為引水式地面廠房，電站總裝機(jī)為2×13MW，發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF13-28/4250，額定功率13MW。機(jī)組由重慶市電力公司統(tǒng)一調(diào)度指揮。該水電站于2006年12月開工建設(shè)，2010年12月正式并網(wǎng)發(fā)電，投入商業(yè)運(yùn)行。

2 存在的安全隱患

蹇家灣電站2號(hào)發(fā)電機(jī)組在2012年一季度運(yùn)行中，多次出現(xiàn)非同期并列 (不是長(zhǎng)期性的故障，時(shí)有時(shí)無(wú))。初步判斷是:由于2號(hào)機(jī)出口斷路器操作機(jī)械不可靠，造成第一次同期合閘不成功，保護(hù)合閘回路上的HBJ繼電器自保持，待開關(guān)儲(chǔ)能后，開關(guān)繼續(xù)執(zhí)行合閘命令 (此時(shí)已不在同期點(diǎn))，從而發(fā)生非同期合閘事故 (機(jī)組產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，開關(guān)發(fā)出很大的響聲，同時(shí)保護(hù)動(dòng)作)。第二次 (非同期)合閘啟動(dòng)了繼電保護(hù)，因此，沒有再發(fā)生第三次及更多次數(shù)的非同期合閘事故。

如果上述安全隱患不解決，發(fā)電機(jī)組非同期合閘時(shí)，將產(chǎn)生較大的沖擊電流和電磁轉(zhuǎn)矩，沖擊電流將對(duì)發(fā)電機(jī)定子端部繞組產(chǎn)生強(qiáng)大的應(yīng)力;電磁轉(zhuǎn)矩將對(duì)軸系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)大的扭應(yīng)力，使軸系統(tǒng)扭振形成疲勞損耗，縮短有效使用壽命，重則大軸斷裂，導(dǎo)致此機(jī)組不能正常開機(jī)運(yùn)行。

3 技改的必要性

通過分析，出現(xiàn)非同期合閘是因?yàn)槌隹陂_關(guān)出現(xiàn)了兩次合閘，第一次同期合閘不到位跳閘，HBJ(合閘保持)繼電器自保持，待斷路器儲(chǔ)能完畢 (約7s)，又進(jìn)行第二次合閘，此時(shí)機(jī)組與系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)離同期點(diǎn)，因此，第二次是非同期合閘。如果繼電保護(hù)不啟動(dòng)，斷路器還會(huì)多次進(jìn)行儲(chǔ)能并出現(xiàn)非同期合閘過程。發(fā)電機(jī)非同期并網(wǎng)，其后果及危害十分巨大，在斷路器工作可靠性不能保證100%的情況下，改造斷路器二次控制回路，防止斷路器發(fā)生第二次合閘，對(duì)保護(hù)發(fā)電設(shè)備的安全十分迫切，并且意義重大。

4 技改方案

(1)當(dāng)同期裝置發(fā)出合閘命令后，讓斷路器始終只有一次同期合閘的機(jī)會(huì)，而限制其只有一次機(jī)會(huì)的條件，采取時(shí)間限制比較容易實(shí)現(xiàn)。在斷路器控制回路中加裝一個(gè)時(shí)間元件 (可選用較為精準(zhǔn)的時(shí)間繼電器)，設(shè)定其時(shí)限大于監(jiān)控系統(tǒng)合閘命令延時(shí)、小于斷路器儲(chǔ)能時(shí)間即可。

發(fā)電機(jī)出口斷路器技改前控制回路圖見圖1。

圖1 技改前控制回路圖

(2)為了實(shí)現(xiàn)技改目的，在出口開關(guān)合閘線圈回路串入時(shí)間繼電器 (SS-49/42，精確度為0.02s)的時(shí)間繼電器延時(shí)斷開接點(diǎn)SJ，同時(shí)在出口開關(guān)合閘線圈上并聯(lián)時(shí)間繼電器線圈 (見圖2的綠色方框部分)，設(shè)置時(shí)限為4s。

控制原理:當(dāng)出口開關(guān)合閘回路接通時(shí)，時(shí)間繼電器線圈及其常閉接點(diǎn)同時(shí)帶電，正常執(zhí)行合閘命令;當(dāng)合閘不成功，4s鐘后時(shí)間繼電器動(dòng)作 (必須保證在斷路器儲(chǔ)能完成之前)，其接點(diǎn)SJ斷開，切斷合閘控制回路，使HBJ(合閘保持)繼電器自保持復(fù)歸后，復(fù)歸后時(shí)間繼電器失電，接點(diǎn)SJ閉合，等待監(jiān)控系統(tǒng)開出第二次合閘命令，保持回路接通狀態(tài)。從而保證監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出一道合閘命令只合閘一次。HBJ(合閘保持)繼電器自保持。

圖2 技改后控制回路圖

5 運(yùn)行試驗(yàn)

在開機(jī)前將開關(guān)推至試驗(yàn)位，用繼保儀輸入摸擬同期信號(hào)給同期裝置，開關(guān)同期合閘，測(cè)試開關(guān)沒有多次合閘。經(jīng)多次重復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，開關(guān)運(yùn)行正常。在2012年下半年實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，未再出現(xiàn)類似非同期合閘現(xiàn)象。

6 結(jié)語(yǔ)

通過實(shí)際運(yùn)行證明:此改造方案是可行的、成功的，適用于有合閘自保持的同期開關(guān)。它避免了開關(guān)不可靠時(shí)開關(guān)多次合閘而造成非同期合閘，提高了開關(guān)的安全可靠性。