卡洛特水电站机组带主变及开关站升流试验

丁小朝

（中国水利水电第七工程局有限公司机电安装分局，四川 彭山 620860）

0 引言

卡洛特水电站位于巴基斯坦吉拉姆河流域，站内装设4 台单机容量18 万kW·h 的混流式水轮发电机组，为引水式厂房电站，采用单元接线方式将4台发电机—变压器组接至500 kV 系统，500 kV 系统采用3/2 接线方式，共有两回500 kV 出线。工程为单一发电任务的水电枢纽，该电站在巴基斯坦电力系统中承担重要负荷，根据DL/T 507-2014《水轮发电机组启动试验规程》要求，水电站首台机启动时，需对主变压器及高压配电装置进行短路升流试验。

1 500 kV 系统继电保护配置

卡洛特站内主要保护装置有主变保护、500 kV母线保护、断路器保护、短引线保护、线路保护。主变保护、母线保护、短引线保护的差动保护都是180°接线方式，继电保护配置图如图1 所示，其中S1、S2 表示电流互感器绕组的极性端。

图1 卡洛特水电站500 kV 系统保护配置图

2 短路升流试验

2.1 试验前检查准备

（1）他励电源

发电机带主变压器及开关站短路升流采用他励电源进行，根据卡洛特水电站现场试验条件，他励电源由临时施工电源提供，从11 kV 厂用电备用开关柜CB7 敷设一根高压电缆至1F 机组励磁变高压侧，拆除励磁变高压侧与机组母线间的软连接，并确认二者间安全距离。投入CB7 开关柜过流保护，根据励磁变高压侧额定电流设置合理定值，确保试验期间保护装置不误动作。对他励电缆进行耐压及绝缘测试，试验数据应符合规范要求。将开关CB7 合、分闸回路接至励磁调节柜，试验过程中如果出现异常情况，能及时可靠切除他励电源。

（2）一次设备检查

试验前确认所有相关一次设备试验调试完毕，试验数据符合规范要求，设备运行正常，具备投运条件；发电机出口断路器、隔离刀闸、接地刀闸均在分闸位置，厂高变低压侧开关在试验位置；主变绕组温度、油温、油位正常，确认变压器油化验试验数据合格，主变冷却器投自动，主变分接开关在运行档位，主变中性点可靠接地；500 kV系统试验内的断路器、隔离刀闸在分闸位置，短路点接地刀闸在合闸位置，其余接地刀闸均在分闸位置。

（3）二次设备检查

试验前确认试验范围内各电流互感器二次绕组回路无开路情况且仅有一点可靠接地，电流回路通流测试无异常，不用的电流互感器二次绕组应短路接地；各保护装置调试完毕，传动正确可靠，无异常报警信号，投入发电机保护、主变非电量保护、机组水机保护；退出主变保护、断路器保护、母线保护、线路保护、短引线保护。

（4）短路点设置

根据主接线图，试验短路点设置在接地刀闸B1E31 处，拆除该接地刀闸接地连接片，另制作接地扁铁在接地刀闸内侧将三相短接，使接地刀闸呈三相短路非接地状态，合上接地刀闸，断开接地刀闸的操作电源及电机电源，防止误操作，拆开接地刀闸机构的连接杆及航空插头。

（5）安全措施

试验前拆除调速器电气柜和励磁调节柜内的发电机出口断路器合闸位置信号，确认2 号、3 号、4 号主变高压侧隔离开关B2Q10、B3Q10、B3Q20 在分闸位置并断开其操作电源和电机电源，接地刀闸B2E30、B3E30、B3E40 在合闸位置并断开其操作电源和电机电源；确认两回线路出口隔离刀闸B1Q20、B2Q20 在分闸位置并断开其操作电源和电机电源，接地刀闸B1E40、B2E40 在合闸位置并断开其操作电源和电机电源；使试验范围内的一次设备与2 号、3 号、4 号主变高压侧及两回线路侧形成有效隔离。其余所有断路器、隔离刀闸、接地刀闸均在分闸位置，试验过程中安排专人巡视机组及试验范围内的相关设备。

2.2 短路点升流

短路点设置在500kV 系统B1E31 接地刀闸处，升流分两次进行，第一次依次合上隔离刀闸B1Q10、B1Q12、B1Q11、B2Q11、B2Q12、B2Q31、B2Q32、B2Q21、B2Q22、B1Q22、B1Q21、B1Q32，合上断路器B1Q1、B2Q1、B2Q3、B2Q2、B1Q2、B1Q3，断开相关断路器的操作电源，防其误分闸,升流范围如图2所示。

图2 第一次升流范围

机组自动开机至额定转速，依次合上发电机出口隔离开关、发电机出口断路器，并切除断路器操作电源。此时试验范围内一次设备呈三相短路状态，使用双钳相位表检查升流范围内各电流回路残流，确认电流回路无开路情况后。励磁系统切手动运行方式，合他励电源开关，检查励磁变低压侧电压幅值、相序正确。合灭磁开关，手动增加励磁电流使定子电流升至10%发电机额定电流，检查各电流回路电流幅值、相位，并做好记录。检查短引线11、短引线12、短引线21、短引线22、母线保护装置的差动保护极性，此时两组电流的相位差应为180°。如果电流过小，差动保护极性无法确认，可继续增加发电机电流，直到差动保护极性确认无误为止。升流过程中监视机组、主变压器、开关站一次设备的运行情况，用红外热成像仪检查主变及封闭母线各处屏蔽板温度。

第一次升流范围内设备检查无异常后，灭磁后分灭磁开关，进行短路点第二次升流试验，断开第二串断路器B2Q1、B2Q3、B2Q2，合上隔离刀闸B3Q11、B3Q12、B3Q31、B3Q32、B3Q21、B3Q22，合上断路器B3Q1、B3Q3、B3Q2，断开相关断路器的操作电源，升流范围如图3 所示。重复上述操作，此时应确认短引线31、短引线32、母线保护装置的差动保护极性无误。检查升流范围内设备无异常，灭磁后分灭磁开关。

图3 第二次升流范围

2.3 主变差动保护极性检查

当短路点设置在接地刀闸B1E31 处时，短引线11 保护装置差动合流为零，即1 号主变保护装置高压侧的电流为零，此时无法判断主变差动保护极性是否正确，需改变短路点的位置单独检查主变差动保护的极性，可通过断路器B1Q1、B1Q3 两侧接地刀闸B1E11、B1E32 进行，分开接地刀闸B1E31,分开隔离刀闸B1Q11、B1Q32,合上断路器B1Q1，隔离刀闸B1Q12，接地刀闸B1E11,检查主变A、B 套差动保护极性，无异常后分开断路器B1Q1,合上断路器B1Q3，隔离刀闸B1Q31，接地刀闸B1E32,再次检查主变A、B 套差动保护极性，试验时残流很小，可通过接地刀闸直接进行试验。试验结束后，分灭磁开关，分他励电源柜开关，分发电机出口断路器K1Q1、隔离开关K1Q10。停机后恢复试验措施。

3 结论

短路升流试验除检查各一次设备通流情况以外，更重要的目的是检查各电流互感器二次绕组电流回路的正确性，重点校验各保护装置差动保护的极性。试验短路点的设置应简单可靠，尽量满足各差动保护极性的检查要求，本次试验中仅用一个短路点就检查了所有电流互感器二次绕组接线及短引线、母线差动保护，提高了试验效率。开关站的短路升流试验为系统倒送电做好了准备，为设备长期安全稳定运行奠定了基础。