某電廠并網時無功異常增大原因分析及解決方案

摘 要：某電廠并網時發電機電壓、無功異常增大，對系統造成極大的沖擊，文章通過列舉數據，定值計算，詳盡的分析無功異常增大的原因，提出了解決方案，并對方案進行了研究，最終確定最佳解決方案，成功解決了并網時無功擾動問題。

關鍵詞：無功；電壓；沖擊；同期；整定計算

1 同期裝置

該廠同期裝置為國電南自的SDQ200微機自動準同期裝置，裝置硬件部分由PR1插件、PR2插件、CPU插件、IO插件、RECF插件、SIJL插件、PT插件、MR插件、FB插件構成，外接轉角變，互感器的輸入為57.7V，互感器的輸出調整為3V。SDQ200微機自動準同期裝置的原理是：以單片計算機為核心，采用PSD技術和超大規模集成在線可編程技術CPLD及動態相位跟蹤技術，不斷監測發電機和系統的電壓、頻率，并可根據頻差、壓差大小發出寬窄不同的調節脈沖，直到頻差、壓差滿足要求。在壓差、頻差滿足要求的情況下，不斷監測發電機電壓和系統電壓的相位差，準確確定斷路器合閘時刻，實現快速無沖擊合閘。表1為同期裝置定值單。

由定值單可以看出，定值單里沒有系統電壓和發電機電壓整定項目，這兩項由軟件固化，因此定值單里不能靈活輸入待并電壓和系統電壓。該廠主變參數：型號：SFP10-410000/220；相數：3；額定容量：410000KVA；額定頻率：50Hz額定電壓和分接范圍（242±2×2.5%）/20KV；聯結組別：YNd11；短路阻抗：高-低：14.2%。因分接頭為4，所以變比為235.95KV/20KV，系統側電壓互感器變比分別為220KV/100V=2200，機端側電壓互感器變比為20KV/100V=200。

2 原因分析

經過詢問運行人員，目前某電廠正常并網時的操作是：發電機升壓至額定電壓20千伏，投入同期，因主變變比為235.95KV/20KV，這時主變高壓側電壓為235.95千伏，而系統側電壓為230伏左右，而同期裝置比較的是發電機出口電壓二次電壓和220千伏側系統二次電壓，這時發電機出口二次電壓為20000/200=100V，系統側二次電壓為230000/2200=105V左右，要想同期，需要壓差滿足條件，因系統側電壓不能調整，因此只能增大發電機電壓，當發電機電壓增至103伏附近時，電壓差滿足要求，可以并網，同期裝置不再進行電壓調整，這時發電出口電壓為103*200=20.6千伏左右，這與前邊的記錄的20.7伏相符，證明以上分析是完全正確的。根據上面的計算，實際并網時主變高側電壓應該為為20.6*（235.95/20）=243千伏左右，而系統側實際電壓為230千伏，造成實際并網兩側電壓相差很大，由于系統側電壓比主變電壓低，這也導致了發電機無功在并網時無功異常增大。

3 改進方法

3.1 理論分析

220千伏系統側PT變比為2200，系統側電壓假定為230千伏，這樣系統側二次電壓實際為105伏，如果將發電機電壓設置為（230/242）*100=95V，95*200=19千伏，這樣當發電機電壓升至19千伏并網，主變高壓側電壓約為230千伏，開關兩側電壓達到允許壓差時，機端電壓為19千伏，主變高壓側電壓為230千伏，而系統側實際電壓為230千伏，這樣并網后就不會造成電壓和無功的沖擊。

3.2 采取的方案分析

方案一：因發電機側電壓回路已經接了一個轉角變壓器，因此在系統側二次側交流電壓回路加一個三相小隔離變壓器，變比為105 V/98.5V，接線為Y/Y-12點接線，容量為100VA，0.5級，B級絕緣，帶安裝底座，這樣發電機電壓會在達到98.35V左右時與系統側同期，這時主變一次電壓為232千伏，兩側可以達到無沖擊并網。但是此方案的缺點是：（1）小隔離變的極性很難判斷，如果極性判斷錯誤，將會導致發電機非同期并網。（2）隔離變的變比很少有廠家做的很精確。（3）需要對同期回路接線進行改動，存在接線錯誤的可能。（4）整個同期回路接了過多的變壓器會導致更多的問題，如磁滯等。

方案二：對同期裝置進行改造，改用可以對發電機電壓參數可調型的同期裝置。原同期裝置界面在發電機并網的時候看不到兩側電壓同步情況，運行人員不能手動參與調節，每次并網的時候時間較長。可以借更換新的同期裝置解決此問題。此方案的缺點是投資大，需要對整個同期回路進行重新設計，存在很大的風險。

方案三：查閱SDQ200微機自動準同期裝置內部板件圖，提出修改同期裝置交流采樣板整定值方法。此方法可以通過簡單的修改電位器電阻來修正電壓。裝置內部系統側和發電機側采樣板電位器均可調整，此方法簡單，不需要對交流電壓回路進行改動。

3.3 方案的選擇

經過廠家、電廠技術人員、電科院技術監控服務人員共同分析，大家認為以上三種方案均能很好的解決電廠存在的問題。大家一致認為第三種解決方案簡單，可行性最強，風險最小，于是決定采取第三種技術方案。

3.4 實施的效果

同期裝置調整前電壓數據，調整前數值系統側試驗儀加入量100V，同期裝置面板顯示值Us：99.45V，機端側試驗儀加入量100V.同期裝置面板顯示值Ug：101.67V。

同期裝置調整電位器后電壓數據調整前數值系統側試驗儀加入量100V，同期裝置面板顯示值Us：99.46VV，機端側試驗儀加入量100V，同期裝置面板顯示值Ug：106.81VV。

Us為系統側裝置采集的電壓，Ug為待并側裝置采集的電壓，我們調整的是待并側電位器，系統側維持不變，這樣系統側電壓假定為230千伏，這樣系統側二次電壓實際為105伏，同期裝置采集到的電壓亦為105伏，因為定值單里壓差設置的是2伏，那么發電機二次電壓應該在103伏的時候可以并網，根據推算發電機實際電壓為19.4千伏，下面是發電機實際并網的時候采集的電壓。

4 并網發電情況

本次并網，實測發電機、系統電壓值系統側Us：103.53VDCS，顯示一次電壓值機端側經過轉角變Ug：101.57 VDCS顯示一次電壓值19.5KV。

本次發電機并網瞬間，發電機電壓在升到19千伏的時候投入同期，并網瞬間機組無功升到50MW，發電機電壓、系統電壓沒有出現波動。

參考文獻

[1]許曉.并網光伏電站模型及其運行特性研究[J].中國電力科學研究院.

作者簡介：于維臣（1973，9-），男，1998年畢業于沈陽電力高等專科學校電力系統繼電保護專業，現在工作于大唐長春第三熱電廠從事繼電保護專業。