一种发电厂发变组短路试验方法及系统与流程

本发明涉及发电厂整套启动试验，具体为一种发电厂发变组短路试验方法及系统。

背景技术：

发电厂在投入运行之前都需要进行整套设备的启动试验，以考验机组能否达到试生产的条件。发变组短路试验是指发电机在额定转速下，定子三相绕组短路时，逐步增加励磁电流模拟发电机和变压器带负荷运行，目的是录取发电机短路特性曲线计算发电机主要参数，检查发电机、主变、高厂变三相电流的对称性，验证发变组电流回路及保护向量的正确性，是发电厂整套启动试验过程中尤为重要的一环。

发变组短路试验包括发电机短路试验、主变高压侧短路试验以及高厂变低压侧短路试验，目前进行发变组短路试验时都是将上述试验依次进行。首先在发电机出口封母处安装短路母排，发电机短路试验完成后拆除短路母排；其次在主变高压侧进行三相短接并挂接接地线，主变高压侧短路试验完成后拆除地线及三相短接线；最后在高厂变低压侧通过短路小车将低压分支进行短接，高厂变低压侧短路试验完成后拉出短路小车。但是由于发变组短路试验依次进行且主变高压侧短接线和接地线的拆除需要耗费大量时间，所以发变组短路试验的时间普遍较长，使得整套启动试验人员耗费大量精力，降低了整个试验的安全可控性，同时增加了启动过程中锅炉的燃料成本。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种发电厂发变组短路试验方法及系统，设计合理，减少发变组短路试验的时间，减轻工作人员的工作强度，节省整套启动期间的燃料成本。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种发电厂发变组短路试验方法，包括先进行的发电机短路试验，以及同时进行的主变和高厂变短路试验；

所述同时进行的主变和高厂变短路试验，具体包括如下步骤，

将主变与高厂变的短路阻抗归算于同一设定容量下，得到各自对应的归算后短路阻抗；

根据发变组的保护装置及自动装置的测量精度确定二次短路电流大小；

根据二次短路电流大小及发变组的变压器各侧ct变比计算得到变压器各侧一次短路电流；

根据变压器各侧一次短路电流及主变、高厂变变比，分别计算主变高压侧一次短路电流对应的机端电流和高厂变低压侧一次短路电流对应的机端电流；

根据主变、高厂变的归算后短路阻抗及变压器各侧一次电流对应的机端电流计算短路试验时发电机机端所加电流；

将发电机定子一次电流上升至短路试验时发电机机端所加电流，试验人员对发变组的电流回路进行检查记录后，将发电机定子电流降至最小值，完成短路试验。

优选的，所述将主变与高厂变的短路阻抗归算于同一设定容量下时，所述的设定容量为100mva。

进一步，具体如下，所述将主变与高厂变的短路阻抗归算于同一容量100mva下，具体表示如下；

其中，s1：主变额定容量，s2：高厂变额定容量，x1：主变短路阻抗，x2：高厂变高压侧与a分支短路阻抗，x3：高厂变高压侧与b分支短路阻抗，x′1：归算后主变短路阻抗，x′2：归算后高厂变高压侧与a分支短路阻抗，x′3：归算后高厂变高压侧与b分支短路阻抗。

优选的，所述根据二次短路电流大小及发变组的变压器各侧ct变比计算得到变压器各侧一次短路电流；具体表示如下，

i1＝zn1(4)

i2＝zn2(5)

i3＝zn3(6)

其中，z：二次短路电流大小；根据二次短路电流大小及变压器各侧ct变比计算一次短路电流；i1：主变高压侧一次短路电流，i2：高厂变低压侧a分支一次短路电流，i3：高厂变低压侧b分支一次短路电流。n1：主变高压侧ct变比，n2：高厂变低压侧a分支ct变比，n3：高厂变低压侧b分支ct变比。

优选的，所述根据变压器各侧一次短路电流及主变、高厂变变比，分别计算主变高压侧一次短路电流对应的机端电流和高厂变低压侧一次短路电流对应的机端电流；具体表示表示如下，

i′1＝i1k1(7)

i′2＝i2k2(8)

i′3＝i3k3(9)

其中，k1：主变变比，k2：高厂变高压侧与a分支变比，k3：高厂变高压侧与b分支变比，i′1：主变高压侧一次短路电流对应的机端电流，i′2：高厂变低压侧a分支一次短路电流对应的机端电流，i′3：高厂变低压侧b分支一次短路电流对应的机端电流。

优选的，所述根据主变、高厂变的归算后短路阻抗及变压器各侧一次电流对应的机端电流计算短路试验时发电机机端所加电流；具体表示如下，

其中，i4为短路试验时发电机机端所加电流；i′1：主变高压侧一次短路电流对应的机端电流，i′2：高厂变低压侧a分支一次短路电流对应的机端电流，i′3：高厂变低压侧b分支一次短路电流对应的机端电流，x′1：归算后主变短路阻抗，x′2：归算后高厂变高压侧与a分支短路阻抗，x′3：归算后高厂变高压侧与b分支短路阻抗。

优选的，所述将发电机定子一次电流上升至短路试验时发电机机端所加电流，试验人员对发变组的电流回路进行检查记录后，将发电机定子电流降至最小值，完成短路试验；具体包括，

通过操作励磁调节器柜进行就地建压和就地增磁，使发电机定子电流缓慢上升，发电机定子一次电流上升至短路试验时发电机机端所加电流时，停止增磁；

试验人员检查相关电流回路的电流幅值、相位和差动保护差流并记录，变压器各侧短路电流二次值应为根据保护装置及自动装置的测量精度确定二次短路电流大小；

检查无异常现象后，通过操作励磁调节器就地减磁，将发电机定子电流降至最小值，短路试验结束。

一种发电厂发变组短路试验系统，包括发电机短路试验模块，以及主变和高厂变同时短路试验模块；

所述主变和高厂变同时短路试验模块，包括，

归算单元，用于将主变与高厂变的短路阻抗归算于同一设定容量下，得到各自对应的归算后短路阻抗；

二次短路电流单元，用于根据发变组的保护装置及自动装置的测量精度确定二次短路电流大小；

一次短路电流单元，用于根据二次短路电流大小及发变组的变压器各侧ct变比计算得到变压器各侧一次短路电流；

机端电流单元，用于根据变压器各侧一次短路电流及主变、高厂变变比，分别计算主变高压侧一次短路电流对应的机端电流和高厂变低压侧一次短路电流对应的机端电流；

短路试验机端电流单元，用于根据主变、高厂变的归算后短路阻抗及变压器各侧一次电流对应的机端电流计算短路试验时发电机机端所加电流；

执行单元，用于将发电机定子一次电流上升至短路试验时发电机机端所加电流，在试验人员对发变组的电流回路进行检查记录后，用于将发电机定子电流降至最小值，完成短路试验。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种发电厂发变组短路试验方法及系统，在保证试验正确性的前提下可优化常规发变组短路试验中将主变高压侧短路试验以及高厂变低压侧短路试验分开进行所造成试验时间过长的缺点，将主变高压侧短路试验、高厂变低压侧短路试验同时进行，试验人员通过上述发变组短路试验的方法可极大减少发变组短路试验时间，减轻工作人员的工作强度，节省整套启动期间的燃料成本，从而提高了试验的安全可控性及经济性。

附图说明

图1为本发明实例中所述发电机短路试验示意图。

图2为本发明实例中所述主变和高压厂变同时短路试验示意图。

图3为本发明实例中所述的一种发电厂发变组短路试验系统结构框图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明提供的发电厂发变组短路试验方法：在进行发变组短路试验前首先将主变、高厂变的短路阻抗归算于同一容量下，然后根据发变组保护装置的采样精度确定变压器各侧验证电流回路及保护向量所需电流大小即二次短路电流大小z，再根据变压器各侧电流互感器变比、主变和高厂变变比及变压器归算后的短路阻抗、计算出主变短路试验和高厂变短路试验同时进行时发电机机端所需的一次电流，从而可将主变高压侧短路试验与高厂变低压侧短路试验同时进行，避免了两个试验分开进行时步骤繁杂引起的试验时间过长的缺点，大大提高了试验效率、减少了试验期间的经济成本。

首先将主变与高厂变的短路阻抗归算于同一容量100mva下。s1：主变额定容量，s2：高厂变额定容量，x1：主变短路阻抗，x2：高厂变高压侧与a分支短路阻抗，x3：高厂变高压侧与b分支短路阻抗，x′1：归算后主变短路阻抗，x′2：归算后高厂变高压侧与a分支短路阻抗，x′3：归算后高厂变高压侧与b分支短路阻抗。

然后根据验证变压器各侧电流回路及保护向量的电流大小以及保护装置及自动装置的测量精度确定二次短路电流大小为z。根据二次短路电流大小及变压器各侧ct变比计算一次短路电流。i1：主变高压侧一次短路电流，i2：高厂变低压侧a分支一次短路电流，i3：高厂变低压侧b分支一次短路电流。n1：主变高压侧ct变比，n2：高厂变低压侧a分支ct变比，n3：高厂变低压侧b分支ct变比。

i1＝zn1(4)

i2＝zn2(5)

i3＝zn3(6)

根据变压器各侧一次短路电流及主变、高厂变变比，分别计算主变高压侧一次短路电流对应的机端电流和高厂变低压侧一次短路电流对应的机端电流。k1：主变变比，k2：高厂变高压侧与a分支变比，k3：高厂变高压侧与b分支变比，i′1：主变高压侧一次短路电流对应的机端电流，i′2：高厂变低压侧a分支一次短路电流对应的机端电流，i′3：高厂变低压侧b分支一次短路电流对应的机端电流。

i′1＝i1k1(7)

i′2＝i2k2(8)

i′3＝i3k3(9)

根据主变、高厂变的归算后短路阻抗及变压器各侧一次电流对应的机端电流计算短路试验时发电机机端所加电流i4。

在实际的发电厂中进行试验时，包括如下步骤，

1、试验前准备。

试验前检查确认发电机机端短路点k1短路母排安装牢固，接触良好；主变高压侧短路点k2三相短接良好，地线可靠接地；高厂变低压侧短路点k3、k4已通过短路小车可靠接地。短路点周围无易燃物，并做好隔离警戒措施。

2、发电机短路试验(k1短路点)，如图1所示。

(1)确认发电机定子电流、转子电流及转子电压已接入发电机特性测试仪，启动发电机特性测试仪准备录取发电机短路特性曲线及数据。通过操作励磁调节器柜“就地建压”按钮和“就地增磁”按钮，使发电机定子电流缓慢上升，发电机电流上升到0.1倍机端额定电流时停止增磁。试验人员检查相关电流回路的电流幅值、相位和差动保护差流并记录。检查无异常现象后，通过操作励磁调节器“就地减磁”按钮将发电机定子电流降至最小值。

(2)检查无异常现象后，通过操作励磁调节器“就地增磁”按钮和“就地减磁”按钮分别作发电机上升及下降短路特性试验(最高升电流至发电机额定电流)，录取短路特性数据和短路特性曲线。试验结束降发电机定子电流至最小值，跳灭磁开关，再跳开励磁变高压侧电源断路器，挂接地线拆除发电机短路母排。

3、主变、高厂变同时短路试验，如图2所示。

试验前根据验证变压器各侧电流回路及保护向量的电流大小计算发电机机端所加电流。

(1)将主变与高厂变的短路阻抗归算于同一容量100mva下：

(2)根据保护装置及自动装置的测量精度确定二次短路电流大小为z。根据二次短路电流大小及变压器各侧ct变比计算一次短路电流。

i1＝zn1(14)

i2＝zn2(15)

i3＝zn3(16)

(3)根据变压器各侧一次短路电流及主变、高厂变变比，分别计算主变高压侧一次短路电流对应的机端电流和高厂变低压侧一次短路电流对应的机端电流。

i′1＝i1k1(17)

i′2＝i2k2(18)

i′3＝i3k3(19)

(4)根据主变、高厂变的归算后短路阻抗及变压器各侧一次电流对应的机端电流计算短路试验时发电机机端所加电流i4。

(5)通过操作励磁调节器柜“就地建压”按钮和“就地增磁”按钮，使发电机定子电流缓慢上升，发电机定子一次电流上升至i4时，停止增磁。试验人员检查相关电流回路的电流幅值、相位和差动保护差流并记录，变压器各侧短路电流二次值应为z。检查无异常现象后，通过操作励磁调节器“就地减磁”按钮将发电机定子电流降至最小值，短路试验结束。

本发明对应上述的短路试验方法，还提供一种发电厂发变组短路试验系统，如图3所示，包括发电机短路试验模块，以及主变和高厂变同时短路试验模块；

所述主变和高厂变同时短路试验模块，包括，

归算单元，用于将主变与高厂变的短路阻抗归算于同一设定容量下，得到各自对应的归算后短路阻抗；

二次短路电流单元，用于根据发变组的保护装置及自动装置的测量精度确定二次短路电流大小；

一次短路电流单元，用于根据二次短路电流大小及发变组的变压器各侧ct变比计算得到变压器各侧一次短路电流；

机端电流单元，用于根据变压器各侧一次短路电流及主变、高厂变变比，分别计算主变高压侧一次短路电流对应的机端电流和高厂变低压侧一次短路电流对应的机端电流；

短路试验机端电流单元，用于根据主变、高厂变的归算后短路阻抗及变压器各侧一次电流对应的机端电流计算短路试验时发电机机端所加电流；

执行单元，用于将发电机定子一次电流上升至短路试验时发电机机端所加电流，在试验人员对发变组的电流回路进行检查记录后，用于将发电机定子电流降至最小值，完成短路试验。