三门峡水电厂7号机组孤网运行震荡成因

1、三门峡水电厂 7 号机组孤网运行震荡成因周好礼（三门峡黄河明珠集团水电厂河南三门峡472000）摘要：通过对三门峡水电厂 7 号机组假并网试验产生导叶开度、机组频率、机端电压和励磁电流震荡进行深入分析，区分调速器空载、并网和孤网运行工况，重点说明孤网运行时调速器参数设值总体原则，试验，指出了调速器极限放大倍数试验的必要性。：假并网；孤网；震荡；调速器参数1.调速器与假并网三门峡水库运用分为汛期和非汛期两种方式，汛期库水位运用不超过305，非汛期库水位运用不超过318，汛期混流式机组运行约 100 天。2016 年汛期，安排了 7 号机部分更新改造及完善，汛期过后，三门峡水电厂 6、7 号混流式

2、机组进行投运前准备，进行假并网试验，两次试验均发现机组转速、开度、励磁电压及发电机电压震荡。1.1 假并网试验的实质当发电机次电压、电流回路及同期装置改造后，为保证并网相位正确，投运前，进行假并网试验。7 号机主接线如附图一，7F 假并网时，首先断开发电机出口开关（三 227）内侧刀闸（三 7 甲），切断发电机与电力系统的直接，合上三 227 开关，通过表记观察发电机之间相位是否正确，保证实际并网时冲击最小。假并网状态发电机出口状态在合闸位置，但由于三 7 甲刀闸的断开（附图一），发电机和电力系统之间并没有电的直接，发电机实际在有压空载状态，其负载只有励磁变和自用变。但由于调速器接到三 227

3、 合闸信号，调节器自动选择并网运行参数。机组单独带负荷或线路，统称为孤网运行。假并网实质是调速器行业讲到的孤网运行，也叫小网运行。1.2 调速器孤网运行三门峡水电厂调速器电气部分采用可编程器，机械部分采用交流伺服电机加螺旋丝杆直连式结构，人机接口采用触摸屏，调节器是调速器运算。其调节器参数分为并网、孤网参数和空载参数。发电机开关断合两种状态，是调节器空载和并网的唯一依据。三 227 开关合上后，如果系统频率变化连续三个周波超过 500.3HZ，调节器自动判定为机组孤网运行，自动切换到孤网运行参数，否则调速器运行在并网参数下。1.3 调节器参数区别调速器中调节器空载运行参数来自于空扰试验，需要比

4、例、积分和微分参数合理匹配，保证机组正常开机、空载运行时最优。机组并网运行时，性最好，情况下，空载参数中比例加大为 1.52倍，积分参数加大 4 到 6 倍，降低微分参数或设置为零，就有较好效果，改变并网运行参数目的主要是保证调速器负载调节时速动性。孤网运行是特除运行方式，网频和负载大幅度快速变化，三门峡水电厂7 号机孤网运行比例积分参数选择了最大，微分设置为零。2.机组孤网运行震荡的产生2016 年 10 月 10 日 22 时 11 分，7 号机第一次进行假并网试验，机组进入有压空载状态（见录波图一）。22 时 13 分 32 秒自动准同期启动，对机组转速、出口电压进行调节，22 时 14

5、 分 22 秒 107 毫秒，三 227 开关合闸，值班发现机组转速、导叶开度开度及发电机电压震荡，15 分 33 秒，把调速器切至手动，并调整机组转速为 50HZ。18 分 27 秒，再次将调速器切至自动，调速器导叶开始，并很快进入震荡，机组转速、励磁电压及机端电压跟随导叶开度震荡，无奈，23 分 51 秒，再次将调速器切至手动运行，并手动调整机组转速到额定。录波图一11 日上午，维护办理工作票进行调速器检查，落下工作闸门，模拟各种状态，没有发现任何问题。下午，生技部门安排再次进行假并网试验。10 月 11 日 14 时 35 分发电机处于有压空载状态（见录波图二），14 时 35 分 58

6、 秒，自动准同期投入，发电机励磁电流、电压降低，14 点 40 分 32 秒 785 毫秒，三 227 开关合闸，转速、开度、励磁电压及机端电压开始震荡，问题依然。从两个录波图中可以看出，转速、开度、励磁电压及机端电压等幅相同周期，是较为典型的一种有害震荡形式。若震荡在电力系统中出现，易诱发整个电力系统，严重电力安全。录播图二2.1 孤网运行状态的出现7 号机假并网试验前，中控室机组设置有功自动调节，三 7甲在断开位置。调速器自动开机过程中，机组进入有压空载状态，同期装置启动，三 227 开关合闸，调速器为并网运行，此时机组所带负荷为励磁变和自用变空载损耗，负荷率极低，微小负荷波动，引起周波较

7、大幅度变化，如果机组频率变化超出 500.3HZ，调速器自动判别为孤网，自动投入孤网运行参数。2.2 孤网运行参数设置问题随着电力系统的不断增容完善及防雾伞瓷瓶的投入，电站及机组孤网运行概率越来越低，国标和行业标准对调速器孤网运行没有严格要求。同时，调速器孤网运行参数设置及功能要求不被电厂所重视，调速器投运时也没有这方面的试验数据厂家孤网运行参数设置着随意性。调速器极限放大倍数，没有实际试验数据，客观上造成了孤网运行参数随意性。调节器参数设置不合理是出现震荡根本。2.3 机组孤网运行震荡分析录波图来自于全厂历史曲线，录波图一中可以看出，10 月10 日 22 点 18 分前后，导叶开度在 19

8、%，频率为 50HZ,，励磁电流约为 640，电压约为 11.3KV，四种技术指标均正常。22 点 19 分，假并以后，导叶首先出现向上，幅值也来越大，第三次达到最大值，导叶最后在 16.66.5%之间震荡，震荡周期约为 13 秒。机组频率跟谁导叶波动幅度为 501.7HZ，周期约为 18.5 秒，励磁电流和电压均具有相同特性，是发电机组较为典型震荡。22 点 24 分，值班将调速器导叶切至手动，震荡被破坏，并手动将机组频率调整到 50HZ，导叶开度、频率、励磁电流、电压很快恢复正常，机组进入平稳运行。录播图二和录波图一相比，机组转速、开度、励磁电压及机端电压震荡幅值、周期十分接近。2.4 孤

9、网运行三种形式孤网运行是一种特殊运行方式，当电力系统发生故障时，形成全厂机组带一条线路运行。此时，有可能出现负荷变化较大，调速器来不及调节，造成系统周波大幅度变化，这种情况比较少见，但危害性面最广。第二种情况是开关站检修，电厂脱离，机组带厂用电运行，由于厂用电负荷较小，遇到较大负载投退时，系统周波大幅度变化。第三种情况就是机组假并网试验，相比而言第三种情况较为常见。2.5 孤网运行时调速器对策孤网运行三种情况中，最后一种最为常见。调速器参数比例、积分参数要尽可能加大，降低微分参数，提高调速器速动性，使机组出率尽快更上系统负荷变化，降低周波波动幅度。但是，要保持一定裕度，切不可大于调速器极限放大倍数，否则将会出现三门峡水电厂 7 号机震荡现象。机组充水前，要通过试验找出调速器极限放大倍数，设置合理的孤网运行参数，通过假并试验进行实际校正。如