电机技术 器件与设备 发电厂同期并网调试过程中应注意的问题 类杰 (广东火电工程总公司调试研究所，广东广州510730) [摘要]发电机同期并网的条件是发电机侧（待并侧）的电压与系统侧电压角度差、频差和压差在整定允许范国内。 利用差频并网的方式，装置根据整定的导前时间提前发出合闸指令，在并网断路器合上瞬间，上述3个参 数的差值达到最小，实现对机组、电网的无冲击并网。但在调试并网过程中有几点问题仍值得注意。 关键词发电厂同期并网发电机 1接线问题（包括设计和实际接线） 统电压为220kV,即单相电压为I27kV,而发电机在 额定电压时，主变高压侧电压将为242kV,则实际并 目前国内发电机组的并网方式有：(1)主变压器兼 网时主变高压侧电压为242kV×1.1=266kV, 做启动/备用变压器，并网开关设在发电机出口与主变 即单相电压为153.5kV。由余弦定理得出并网 压器低压侧之间，主变低压侧装设TV,同期电压取发 时的压差为：△U=√+c-2k·cos30= 电机出口TV与主变低压侧TV的同名电压；(2)发电 ·出口直接接入主变低压侧，并网开关设置在主变高压 √153.52+127-2×153.5×127×0.866=77kV。 无论是压差还是角差都会对发电机带来损伤。 侧，此种方式中同期电压的取接根据系统有所不同。 在同一坐标系中画出系统侧电压与机端电压相量图 对于500kV系统，主变高压侧一般装有TYD,因此同 如图2所示，不难得出同期电压的正确取接。如图3所 期电压取系统侧TYD与主变高压侧TYD的同名电 示，系统侧电压取A相100V,机端电压取AC(100V)线 压。以上2种方式的同期电压接线比较简单，只需接 电压，此时幅值满足要求，机端AC线电压与主变高A 人同期装置即可。对于220kV系统，主变高压侧一般 相电压同相位，则主变高A相电压与系统A相电压也 未装设TYD,同期电压的接线就值得注意。 同相位，角差满足要求；根据主变的变比，将机端AC 笔者在广东兴宁电厂调试时发现同期电压的设计 线电压(100V)接人隔离变升高1.1倍使之与主变变比相 接线不合理。该电厂升压站为220kV系统，主变压器 适应，并注意极性的正确接法，再接入同期装置。 联结组别为YN,d11,正常运行置第II档，电压比为 242/15.75kV,机端额定电压为15.75kV,TV变比均 系统侧A 按系统标称电压设置。其同期电压接线如图1所示。 220kV统 主变高(C) 机满A小主安高A 30 30 系统(C) 机端C 图2系统侧与机端电压 图3同期电压 N 经研究，将同期电压的取接改接为如图4所示(A 相接入极性端)之后，机组实现了一次电压的真正同 图1同期电压接线 期，快速无冲击并网成功。当然，对于有系统侧转角 图1中，隔离变的变比为1.1。从图1可以看出， 功能的同期装置，上述接线也可以保留原设计，但无 虽然系统侧与待并侧取自同名电压，但忽略了一个问 疑增加了装置程序判别的中间环节，可靠性和快速性 题：发电机电压经主变之后有固定的30°角度差。也就 不如硬接线高。 是说当机端二次电压与系统侧二次电压刚好同期时， 2试验阶段应着重检查的项目 主变高压侧电压与系统侧电压的角度差为30°；另外， 由于系统二次电压经隔离变升高了1.1倍再接人同期 (1)主变压器组反送电阶段。包括同期电压的检查、 装置，也就是说在并网时同期装置将自动调高发电机 发电机TV电压相序的检查。必须确保待并侧电压与系统 电压为额定值的1.1倍才能实现同期。假定此时的系 侧电压相序的一致性。主变反送电的目的有2个：①检查 变压器组是否已具备并网带负荷条件及厂用电快切回路： 收稿日期：2008-11-26 ②提前检查电压回路是否正确。在主变压器组反送电时， 电工技术|2009|3期79 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
发 电厂 同期 并 网调 试过程 中应 注 意的问题 樊 杰 广 东火 电 工 程 总公 司调 试研 究所 , 广 东 广 州 〔摘要 〕 关健词 发 电机 同期 并网 的条件是发 电机侧 待并侧 的 电压 与 系统侧 电压 角度 差 、 频 差 和 压 差 在整 定 允许 范 围 内 。 利 用 差 频 并 网 的 方 式 , 装置根据整定 的 导前 时 间提前发 出合 闸指 令 , 在 并 网 断路 器合上 瞬间 , 上 述 个 参 数的差值达到最小 , 实现对机组 、 电 网 的 无 冲击 并 网 。 但在调 试并网 过程 中有几 点问题仍 值得 注 意 。 发 电 厂 同期 并 网 发 电机 接线 问题 包括设计 和 实 际接线 目前国 内发 电机组 的并 网方式 有 主变 压 器兼 做启动 备用变压器 , 并 网开 关设在 发 电机 出 口 与 主变 压器低压侧之间 , 主变低压侧装设 , 同期 电压 取 发 电机 出 口 与主变低压侧 的 同名 电压 发 电 出 口 直接接人 主 变低 压侧 , 并 网 开 关设 置 在 主 变 高 压 侧 , 此种方式 中同期 电压 的取 接根据 系统 有 所 不 同 。 对 于 系统 , 主变高压侧一般装有 , 因此 同 期 电压取 系 统 侧 与 主 变 高 压 侧 的 同 名 电 压 。 以 上 种 方式 的 同期 电压接线 比较简单 , 只 需 接 人 同期装 置 即可 。 对 于 系统 , 主 变 高压 侧一 般 未装设 , 同期电压 的接线就值得注意 。 笔者在广东 兴 宁 电厂 调 试时发现 同期 电压 的设 计 接线 不 合理 。 该 电厂 升压 站为 系统 , 主 变压 器 联结组别为 , , 正常运 行置第 档 , 电压 比为 , 机端额定 电压 为 , 变 比 均 按 系统标称 电压设里 其同期电压接线如图 所示 。 统 电压 为 , 即 单 相 电 压 为 , 而 发 电 机 在 额定 电压 时 , 主 变 高压 侧 电 压 将 为 , 则 实 际 并 网 时 主 变 高 压 侧 电 压 为 一 , 即 单 相 电 压 为 。 由 余 弦 定 理 得 出 并 网 时 的 压 差 为 △ 一 丫少 ‘ 一 女 · ’ 二 了 一 。 无论是压差 还 是角差 都会对发 电机带来损伤 。 在 同一坐标系中画 出系统侧 电压 与机端 电压 相 量 图 如图 所示 , 不难得 出同期 电压 的正 确取接 。 如图 所 示 , 系统侧 电压取 相 , 机端电压取 线 电压 , 此时幅值满足 要 求 , 机端 线 电压 与 主 变 高 相 电压 同相位 , 则 主 变高 相 电压 与 系统 相 电压 也 同相位 , 角差 满足 要 求 根 据 主 变 的 变 比 , 将 机 端 线电压 接人 隔离变升高 倍使之 与主变变 比相 适应 , 并注 意极性的正确接法 , 再接人同期装置 。 系统侧 脸 系统 同 期 袭 , 主 变离 系统 机端 圈 系统侧与机端电压 机端 圈 同期 电压 圈 同期电压接线 图 中 , 隔离变的变 比为 。 从 图 可 以 看 出 , 虽然 系统侧与待并侧 取 自同名 电压 , 但忽 略 了一 个 问 题 发 电机 电压经 主 变之后 有 固定 的 角度差 。 也 就 是说 当机端二 次 电压 与 系统侧 二 次 电压 刚好 同期 时 , 主变高压侧电压与系统侧电压 的角度差 为 另 外 , 由于 系统二次 电压 经 隔离变升 高 了 倍再 接人 同期 装置 , 也就是 说在 并 网时 同期 装里将 自动 调 高发 电机 电压为额定值的 倍才能实现 同期 。 假定 此 时 的 系 收 稿 日 期 一 一 经研究 , 将 同期 电压 的 取 接 改 接 为 如 图 所 示 相 接入极 性 端 之 后 , 机 组 实 现 了 一 次 电 压 的 真 正 同 期 , 快速无 冲击并 网 成 功 。 当然 , 对 于 有 系统 侧转 角 功能 的 同期 装 置 , 上 述 接 线 也 可 以 保 留原 设 计 , 但 无 疑增加 了装置 程 序 判 别 的 中间环 节 , 可 靠性 和 快 速 性 不如硬接线 高 。 试验 阶段应 着重检 查 的项 目 主变压器组反 送 电阶段 。 包括 同期 电压 的检查 、 发 电机 电压相序的检查 。 必须确保待并侧电压 与系统 侧电压相序的一致性 。 主变反送电的 目的有 个 ①检查 变压器组是否 已具备并网带负荷条件及厂用 电快切 回路 ②提前检查电压回路是否正确 。 在主变压器组反送 电时 , 电工技术 期
器件与设备 电机技术 220kV系统 (2)角度差、频差、压差的整定。只要按规程规范 或装置技术要求整定就可以了。一般，角度差为30”： 频差为0.15Hz:压差为5%：系统侧转角为0°， (3)合闸导前时间的整定，由于断路器合闸需要 一定的时间，因此同期装置必须提前发出指令，使 G 断路器合上瞬间角度差刚好或无限接近0°。合闸导 图4同期电压的取接 前时间应包含断路器合闸时间和装置中间继电器动 解开发电机出口软连接，让发电机TV带电，此时要着重 作时间，这2个时间都是可以提前实测的，将这2 检查同期电压：压差、频差、角度差均应接近为0，如有 个时间之和整定为合闸导前时间，并在做假同期试 异常应及时查找原因并解决，为并网作好准备。检查发电 验时加以验证调整即可，图5是笔者在广东梅县荷 机TV电压相序一定要为正相序，即保证发电机出口母线 树园电厂做假同期试验时的录波文件：装置发出指 电压相序与系统电压相序一致，也即保证了待并侧电压与 令时的时间参数△T=28528.090ms,断路器合上 系统侧电压相序的一一致性 瞬间压差（或角差）接近0，此时的时间参数△T一 (2)发变组并网前试验阶段。发电机空载试验时一 28638.030ms,这两个时间差为109.94ms。而笔者 定要检查发电机电压相序为正相序。检查时可以利用 整定的合闸导前时间为100ms,相差10ms,如果按 发电机的残压进行一次相序的核对。如果并网时发电 整定上限频差即0.15Hz来计算，则断路器合闸瞬 机电压相序为反相序，而发电机电压在并网前与系统 间角度差△0=0.15×360×0.01=0.54°，接近 侧电压的角度差绝对值是在0~180之间不断变化的， 0°，可以不用再调整导前时间。 因此同期装置仍能捕捉到同期点发出合闸指令。由于 系统侧同期电压取的是单相，因此并网瞬间系统侧与 待并侧另外两相电压会存在120°的角差，同时存在一 个系统线电压的压差，这个问题很严重。 (3)假同期试验。不合并网刀闸，实际进行并网操 作，让并网开关合闸，其重要性在于进一步完整地检 查同期回路的正确性及合闸导前时间的校验 3同期装置的整定 以深圳智能设备开发有限公司的智能同期并网装 图5假同期试验录波图 置为例，最主要的整定参数有：并网方式（差频、同 对于手动同期并网，导前时间就只能从同步表上看角 频)、角度差、频差、压差，系统侧应转角和合闸导前 度差来把握。一般经验值是15°，但要根据实际情况，特 时间，其重点在合闸导前时间的整定。 别是开关的合闸时间来决定，因为这个角度也是通过导前 (1)并网方式的选择。发电机与系统并网和已解列 时间来计算的。如果按整定频差的上限值即并网前可能出 两系统间联络线并网都属差频并网。按准同期条件并网 现的最大频差0.15Hz及导前时间110ms来计算， 时需实现并列点两侧的电压相近、频率相近，在相角差 △ò=0.15×360×0.11=6°.也就是当同步旋转表指针顺时 为0时完成并网操作。压差和频差的存在将导致并网瞬 针旋转时，指针与0°垂直线夹角为6时按下合闸按钮为最 间并列点两侧出现一定无功功率和有功功率的交换，不 佳时间。通常人工难以捕捉到这个点，往往会在角度大些 论是发电机对系统，或系统对系统并网，对这种功率交 的点按下合闸按钮。这样做，相差也不会太大，但最好是 换都有相当承受力。因此，并网过程中为了实现快速并 用自动方式来实现并网。 网，不必对压差和频差的整定值限制太严，以免影响并 网速度，但发电机并网时角差的存在将导致机组的损 4结束语 伤，甚至会诱发后果更为严重的次同步谐振（扭振）。因 此选用差频并网方式捕捉零角度差并网。同频并网：未 随着设备的智能化，特别大机组无论调速系统、 解列两系统间联络线并网属同频并网（或合环）。这是因 励磁调节装置还是同期装置，一般都会选择性能好的 并列点两侧频率相同，但两侧会出现一个功角8,8值与 产品，调试过程中只要按上述要点逐一进行，就能实 联接并列点两侧系统其它联络线的电抗及传送的有功功 现无冲击快速并网。 率成比例。这种情况的并网条件是，当并列点断路器两 参考文献 侧的压差及功角在给定范围内时即可实施并网操作，发 [1]彭兴国.火力发电厂大型机组同期装置技术改造[J门.电 电机并网不选此种方式。 工技术，2007(10)：1-2 80lwww.chinaet.net电工技术 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net