張曉華（河北省桃林口水庫管理局，河北秦皇島066000）

?

水電站同期并網(wǎng)操作時(shí)需注意的問題

張曉華
（河北省桃林口水庫管理局，河北秦皇島066000）

摘要：把發(fā)電機(jī)投入到電力系統(tǒng)并列運(yùn)行，需要進(jìn)行一系列的操作，這種操作稱為并列操作或同期操作。一般情況下，水電站機(jī)組同期可分為單點(diǎn)同期及多點(diǎn)同期。本文通過實(shí)際應(yīng)用自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)水電站自動(dòng)同期并網(wǎng)發(fā)電。

關(guān)鍵詞：同期；并網(wǎng)；發(fā)電機(jī)；系統(tǒng)側(cè)；待并側(cè)

同期系統(tǒng)是一個(gè)電站發(fā)電并網(wǎng)的關(guān)鍵點(diǎn)，所以同期系統(tǒng)的正確性及合閘成功率直接關(guān)系到電站的經(jīng)濟(jì)效益。新安裝的同期系統(tǒng)在投入運(yùn)行之前，需要對(duì)同期回路設(shè)計(jì)、接線正確性進(jìn)行檢查，對(duì)同期裝置動(dòng)作特性進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn)，以保證同期系統(tǒng)調(diào)節(jié)快速有效，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。

1同期并網(wǎng)過程

在電力系統(tǒng)中，同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，所有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子都是以相同的角速度旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子間的相對(duì)位移角也在允許的極限范圍內(nèi)，這時(shí)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)稱為同步運(yùn)行。發(fā)電機(jī)在投入電力系統(tǒng)運(yùn)行之前，與系統(tǒng)中的其他發(fā)電機(jī)是不同步的。把發(fā)電機(jī)投入到電力系統(tǒng)并列運(yùn)行，需要進(jìn)行一系列的操作，這種操作稱為并列操作或同期操作。

圖1　兩電源系統(tǒng)同期示意圖

在圖1中G、S是兩個(gè)電源系統(tǒng)，設(shè)他們的表達(dá)式分別為：

通過操作斷路器QF合閘使兩個(gè)電源系統(tǒng)并列在一起運(yùn)行，QF的合閘時(shí)刻t應(yīng)具備下列條件，使兩電源系統(tǒng)受到的沖擊最小：

上述3個(gè)條件稱之為同期過程的三要素。在滿足同期三要素的時(shí)刻t時(shí)，操作斷路器合閘的過程就是同期過程，滿足同期三要素的點(diǎn)稱為同期點(diǎn)。

在同期的三要素中，頻率和相角差是相互矛盾的。假如兩個(gè)電力系統(tǒng)的原有相角差△φ≠0，而當(dāng)滿足頻率相等的要素時(shí)，△φ恒定，△φ=0永遠(yuǎn)不可能。只有頻率差△F=|Fg-Fs|≠0時(shí)，才會(huì)△φ=0。

同期過程實(shí)際上就是調(diào)整系統(tǒng)，使之滿足△φ=0的過程，電壓差△U和頻率差△F作為同期時(shí)的限定條件在一定范圍內(nèi)即可。

2同期電壓選取問題

同期點(diǎn)斷路器兩側(cè)的電壓互感器一次側(cè)電壓必須選取處于同一電壓等級(jí)的電壓，并且兩側(cè)的電壓互感器接線方式相同。只有這樣，兩側(cè)的電壓互感器的二次電壓才能正確反映對(duì)應(yīng)一次側(cè)設(shè)備的同期參數(shù)，同期裝置才能正確判斷是否能夠進(jìn)行同期操作。

（1）對(duì)于電廠側(cè)一般采用了B相接地系統(tǒng)，因此同步電壓可以取Ubc或Uab；（如圖2所示）。

（2）對(duì)于B相不接地系統(tǒng)，由于手動(dòng)同步時(shí)需要100 V電壓，因此可以取Uab，經(jīng)過隔離變壓器，然后再把隔離變二次側(cè)的B短接進(jìn)行同期比較。對(duì)于自動(dòng)同期，由于現(xiàn)在的同期裝置都可以取相電壓進(jìn)行同期或取一個(gè)相電壓另一側(cè)取線電壓進(jìn)行同期，軟件可以自己判斷。

圖2　電壓互感器V/V接線　

圖3　電壓互感器Y/Y接線

（3）對(duì)于發(fā)變組系統(tǒng)，經(jīng)過了Y/△-11變壓器系統(tǒng)，一個(gè)PT裝在機(jī)端，另一側(cè)是在變壓器出口的母線上，變壓器低壓側(cè)沒有斷路器時(shí)，對(duì)變壓器高壓側(cè)斷路器進(jìn)行同期，同期電壓是否選取正確是保證同期并網(wǎng)的首要條件，總體設(shè)計(jì)、安裝接線、測(cè)試檢查時(shí)都需要重點(diǎn)關(guān)注，確定無誤后才能引入同期裝置。由于主變接線組別導(dǎo)致的轉(zhuǎn)角差，可通過選擇接線方式來補(bǔ)償。例如，如果主變的接線組別為Y/△-11（圖4），那么發(fā)電機(jī)電壓超前系統(tǒng)電壓30°角，若取PT開口三角抽取的C相電壓為同期裝置的系統(tǒng)電壓，那么發(fā)電機(jī)待并側(cè)電壓可取線電壓Uab。

圖4　含有轉(zhuǎn)角變的系統(tǒng)圖和PT電壓向量圖

發(fā)電機(jī)通過斷路器DL經(jīng)Y/△-11變壓器并列，由相量關(guān)系得到同期電壓（發(fā)電機(jī)側(cè)取Uac時(shí)），當(dāng)變壓器接線為Y/△-1時(shí)，同期電壓(發(fā)電機(jī)側(cè)取Uab時(shí)）見表1。

表1　

同期裝置中的系統(tǒng)側(cè)電壓和待并側(cè)電壓整定時(shí)，主變壓器的實(shí)際分接頭位置也是需要重點(diǎn)考慮的因素，需要根據(jù)分接頭位置對(duì)電壓整定值修正，可采用系統(tǒng)反充電時(shí)的實(shí)測(cè)值作為依據(jù)，若沒有進(jìn)行系統(tǒng)反充電試驗(yàn)，可通過實(shí)際變比計(jì)算。

3合閘回路應(yīng)用同步閉鎖繼電器時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的問題

合閘回路中串同步閉鎖繼電器時(shí)，“差頻并網(wǎng)閉鎖相角”定值一定不能大于同步閉鎖繼電器閉鎖角度定值。因?yàn)椋ㄈ鐖D5所示）當(dāng)閉鎖繼電器的閉鎖角φ1大于由導(dǎo)前時(shí)間t計(jì)算得到的導(dǎo)前角φ2時(shí)，合閘令在斷路器兩側(cè)的相角差等于φ2的時(shí)候，就可以發(fā)出，經(jīng)過斷路器導(dǎo)前時(shí)間t，斷路器在兩側(cè)相角差為零的時(shí)刻閉合；當(dāng)閉鎖繼電器的閉鎖角φ1’小于由導(dǎo)前時(shí)間t計(jì)算得到的導(dǎo)前角φ2’時(shí)，合閘令在斷路器兩側(cè)的相角差等于φ2’的時(shí)候，就無法發(fā)出，只有在閉鎖繼電器打開閉鎖時(shí)，即兩側(cè)的相角差等于φ1’的時(shí)候，合閘令才可以真正發(fā)出去，這樣經(jīng)過斷路器導(dǎo)前時(shí)間t，斷路器閉合的時(shí)刻，兩側(cè)的相角差就不為零，而是等于△φ。

圖5　合閘回路中存在同步閉鎖繼電器

4結(jié)束語

自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置是電站安全生產(chǎn)過程中不可或缺、重要的自動(dòng)化設(shè)備，自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的應(yīng)用，可以使并網(wǎng)過程安全可靠、快速穩(wěn)定，其可靠性對(duì)電站安全生產(chǎn)具有重大意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭興國.火力發(fā)電廠大型機(jī)組同期裝置技術(shù)改造[J].電工技術(shù)，2007（10）：1-2.

[2]徐正亞.電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置[M].北京：電力工業(yè)出版社，1980.

[3]周斌，魯國剛.具有檢同期合閘功能的變電站測(cè)控裝置[].電力自動(dòng)化設(shè)備，2004，24（1）：91-93.

[4]胡壽松.自動(dòng)控制原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，1998.

[5]錢晟，汪福明，黃立軍.智能雙微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1999，23（14）：48-50.

[6]黃益莊.變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2000.

作者簡介：張曉華（1980-），女，工程師，從事水電廠供水發(fā)電及檢修工作。

收稿日期：2015-12-29

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.03.008

中圖分類號(hào)：TM762.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-5387（2016）03-0022-02