张永明　王永强　苏东亮

摘要：背靠背启动是抽水蓄能机组一种重要的抽水运行启动方式，本文对抽水蓄能机组背靠背启动过程中发现的不安全因素进行了详细分析，并提出了有效的改进方案。

关键词：抽水蓄能机组；背靠背启动；灭磁开关跳闸；停机程序

引言

抽水蓄能机组目前主要采用两种方式启动机组抽水运行：①利用大功率静止变频器（SFC）提供0至50HZ连续可调交流电源，启动机组；②“背靠背”启动方式。“背靠背”启动是指将本电站任意一台机组作为拖动机组，将待抽水运行机组由静止缓慢拖至额定转速满足并网条件。抽水机组并网后，担任拖动任务的机组即可自动断开与被拖动机组的电气联接并退回静止备用状态。抽水机组由电网电力驱动，开始抽水，退回静止备用状态的拖动机组仍可继续拖动电站其余机组，或由其它机组将其拖动至抽水状态，直至整个电站剩下最后一台机组。

1.某抽水蓄能电站背靠背启动过程中发现的问题

1.1在拖动过程中，模拟任何一台机组的电气保护动作出口或按下紧急停机按钮（为保证机组安全而设置常备紧急停机按钮），发现两台机组的灭磁开关跳闸不同步（两台机组的灭磁开关跳闸时间差在800ms以上）。且两台机组间定子电流达到正常启动时定子电流的2-3倍。该电流幅值虽不会损毁发电机，但对机组电机的定子绕组及启动母线、刀闸等造成潜在危险和不利影响。实际运行中定子或转子绕组出现短路故障导致电气保护动作出口（保护误动除外），此时若产生上述缺陷，两台机组灭磁开关跳闸不同步，导致定子绕组中存在强大电源，致使短路电流无法立即消失，可能对电机造成损伤，导致事故扩大化。致使修复难度增大，修复时间延长，经济损失变大。

1.2背靠背启动时，若机组保护动作出口或紧急停机，机组反应动作存在设计缺陷。按照停机流程跳开两台机组的灭磁开关，立即拉开拖动刀闸，此时定子电流未衰减至零。因刀闸无灭弧能力，强行断开两台机组定子间的电气连接，将对刀闸触头造成损伤。经现场查看，拖动刀闸触头确实被烧毁。

下图为该电站背靠背启动过程中保护动作出口后所录波形图：

2.问题的分析与处理

2.1经分析确认，因通讯延时导致两台机组灭磁开关跳闸不同步

背靠背启动中，任何一台机组保护动作后均会通过硬接线跳开本机组的灭磁开关，同时将跳闸信号通过现场总线通讯送至监控系统，再由监控系统给另一台机组发跳开灭磁开关的指令。这种通过计算机通讯的传输就造成了一定的延时，使两台机组灭磁开关跳闸存在时间差。此时，灭磁开关未跳闸的机组电机存在内电势，在定子绕组中产生较大电流，当有短路点存在时电流会更大。

为消除以上缺陷，建议背靠背启动过程中，机组保护添加“跳相邻机组单元”接点，即两台机组中的任一台保护动作出口后，将送给另外一台机组的跳灭磁开关的跳闸信号改为硬接线，并在监控系统中安装中间继电器担负“编组”功能，保证被选中背靠背启动的两台机组之间跳闸信号的硬接线是联通的，而不会将跳闸信号送到不参与背靠背启动的机组上。按照以上方案优化后，再次进行试验，模拟保护动作，两台机组灭磁开关同步跳闸，有效解决了两台机组灭磁开关不能同步跳闸的问题。

2.2若保护动作出口或紧急停机时，机组反应动作存在设计缺陷

经分析确认，此缺陷是由监控系统停机流程造成。按照停机流程跳开两台机组的灭磁开关，必须立即拉开拖动刀闸。由于转子回路灭磁过程无法瞬间完成，定子电流存在衰减过程。刀闸无灭弧能力，在定子电流未衰减至零时，强行断开两台机组定子间的电气连接。会对刀闸的触头造成损伤。为此，建议修改机组的停机程序，在拉开拖动刀闸前，先检测两台机组的转速，待转速为零后，再拉开拖动刀闸或拖动机组的出口开关。停机流程修改后，再次进行停机操作，该问题得到了有效解决。

3.结论

抽水蓄能电站是具有调峰、填谷、调频、调相和事故备用等多种用途的特殊电源，背靠背启动更是其一种重要的抽水运行启动方式。消除背靠背启动的安全隐患，对保证抽水蓄能机组经济、稳定的运行有种重要意义。

参考文献：

[1]常永亮.抽水蓄能机组背靠背启动中跳闸技术改造方案.机电与金属，（2011 ）07-0034-03.

[2]吕宏水，冯勇，朱晓东，曾继伦，邵宜祥.抽水蓄能机组背靠背启动的研究.水电厂自动化，2006-04.

作者简介：张永明（1985-），男，山东济南人，助理工程师。