對工廠小型發電機組并網發電中選擇同期電壓調試方法的研究

吳健+楊紅

【摘 要】冶金，化工等行業的工廠中一般都有利用余熱發電的小型發電機組，既使能源得到充分利用，又能節約電費，創造了較好的經濟效益，所以，很多的工廠都有6kV，10kV的小型發電機組。對安裝單位來說，對工廠小型發電機組進行安裝，檢修，調試，并網的工作就必不可少，因此，結合我6年的電氣調試工作經驗，對工廠小型發電機組并網發電中選擇同期電壓調試方法進行研究分析。

【關鍵詞】小型發電機組；并網發電；同期電壓；調試

1.背景

我公司在本省的工業安裝市場上長期占有較高的市場份額，企業知名度較高，在平時的工作中大量接觸小型發電機組。在對小型發電機組的進行電氣調試試驗時，除了常規的發電機直流電阻、絕緣電阻、交流耐壓、直流泄露以及過流保護，差動保護、定子接地保護等試驗項目外，最為關鍵的一點是同期并網試驗。可靠的選擇同期電壓是關乎發電機組能否安全并網發電的基礎保證。因此，調試人員必須對同期并網中選擇同期電壓的原理理解透徹，相關的校線核對工作必須仔細認真。

2.同期并網的基本原理

同期并網的基本原理是用同期裝置對發電機發出的電與市電進行比較，然后通過對汽輪機，勵磁機的控制，進而調節發電機的電源頻率、電壓、相序、相位角與電網相同，即與電網同步（同期）后迅速合閘并網。

3.同期電壓的選擇

3.1 二次電壓接地系統

在晉寧云天化835項目，安寧草鋪煉油廠項目，安寧宏祥化工項目，楚雄滇中冶煉廠項目，曲靖協聯電廠項目，貴州赫章發電廠，貴州夜郎發電廠項目等的小型發電機組調試過程中，常見的發電機電壓PT柜的二次電壓接線方式為B點接地系統（發電機系統常用接線方式），高壓配電室內的電壓PT柜的二次電壓為N點接地系統（常規配電室習慣接線方式）。因發電機PT柜與配電室電壓PT柜二次電壓接地方式不同，如何選取公共參考點作為同期電壓進行判斷就成了調試檢查的重點。

3.2 為什么要選擇同期電壓

下面以其中一個110kV/10kV的變電所并自備一臺10kV發電機組并網發電的實例進行分析討論，變電所一次配電系統圖如下。110kV 1#PT柜G1、110kV 2#PT柜G2、10kV 1#PT柜H2、10kV 2#PT柜H6的二次電壓接線方式為N點接地系統。發電機PT柜F1的二次電壓接線方式為B點接地系統。要求同期裝置在不同運行情況下對H1、H3、H4、H7四個柜子均能實現同期合閘并網。

3.310kV并機柜H3同期并網時同期電壓選擇

當兩路市電10kV母線分段運行，發電機發電需要并網，則通過同期回路旋鈕選擇對H3柜進行同期判斷。此時同期裝置對10kV 1#PT柜H2和10kV發電機PT柜F1的二次AB相線電壓進行比較，因兩個系統的二次電壓接地方式不同，不能直接把兩個系統的B相直接短接（兩個系統的B相之間有電壓差，直接短接導致短路故障）作為同期電壓的公共參考點。通常采用100V/100V的單相變壓器對H2柜N點接地系統的二次AB相線電壓進行隔離，隔離后B點接地，即可將兩個系統的二次電壓B相直接并接在一起作為同期電壓的公共參考點進行同期判斷，接線方式見隔離變壓器接線圖。

3.410kV 1#進線柜H1、10kV 2#進線柜H7同期并網時同期電壓的選擇

當10kV發電機已經正常發電并和市電并網后穩定運行，如果發電機是和110kV 1#變壓器并網運行，若此時進線柜H1偷跳，排除故障后需同期合閘H1柜，則通過同期回路旋鈕選擇對H1柜進行同期判斷。此時同期裝置對110kV 1#PT柜G1和10kV 1#PT柜H2的二次AB相線電壓進行比較，兩個系統的二次電壓都是N點接地系統，但一次回路經過接線組別為YNd11的110kV 1#變壓器變壓后，10kV側電壓超前110kV側電壓30°角。通常采用一個接線組別為YNd11，變比為100V/100V的三相轉角變壓器反接，對10kV 1#PT柜H2的二次電壓進行角度調整，調整后的電壓滯后30°角，則恰好與110kV PT柜G1的二次電壓角度一致。即可將兩路二次電壓直接接入同期裝置進行同期判斷，接線方式見轉角變壓器接線圖。經過轉角變壓器調整后電壓矢量見角度調整矢量圖。

如果當10kV 1#進線柜H1斷開，10kV 2#進線柜H7合閘，10kV母聯柜H4合閘，10kV并機柜H3合閘，即10kV發電機已經正常發電并和110kV 2#變壓器并網運行。若此時進線柜H7偷跳，排除故障后需同期合閘H7柜，操作方法和原理類同發電機和110kV 1#變壓器并網運行時同期合閘H1柜的情況。

3.510kV母聯柜H4同期并網時同期電壓的選擇

當10kV 1#進線柜H1斷開，10kV 2#進線柜H7合閘，10kV母聯柜H4合閘，10kV并機柜H3合閘，即10kV發電機已經正常發電并和110kV 2#變壓器并網運行。若此時母聯柜H4偷跳，排除故障后需同期合閘H4柜，則通過同期回路旋鈕選擇對H4柜進行同期判斷。此時同期裝置對10kV 1#PT柜H2和10kV 2#PT柜H6的二次AB相線電壓進行比較，因兩個系統的二次電壓接地方式均為N點接地系統，且相互之間無角度差，則直接短接兩個系統的B相作為同期電壓的公共參考點，兩路二次電壓直接接入同期裝置進行同期判斷即可，接線方式見直接同期比較接線圖。

4.同期電壓回路檢查

理順所有同期電壓回路后從電壓一次系統至電壓二次系統進行逐一核查，核對一次側與二次側相序一致，檢查所有電壓互感器的變比和極性是否正確。 對電壓一次回路，二次回路，隔離回路，轉角回路，同期回路等全面檢查確認無誤。

5.倒送電檢查

所有線路檢查完畢，同期系統調試完成后，進一步采用倒送電操作再次對同期并網正確性進行復核。倒送電操作方式舉例如下：

比如斷開發電機本體與發電機PT柜F1之間一次回路的物理連接（防止對發電機本體倒送電，使發電機變成電動機從而造成損壞），然后對10kV并機柜H3合閘，市電倒送至10kV發電機PT柜F1，此時10kV 1#PT柜H2和10kV發電機PT柜F1的一次側電壓為同一個電源，則理論上二次電壓應該同期，檢查同期裝置是否指示在同期位置，如果在同期位置則說明此選擇同期電壓回路是完全正確的。其它選擇同期電壓回路的倒送電檢查方法類同。

6.核相

以上所有工作檢查完畢后，還需用10kV高壓核相器對系統側和待并側的一次電壓進行核相，核對在同期裝置判斷同期并發出同期合閘命令的一瞬間，系統側和待并側的電壓三相分別同相（電壓同步），才能正式同期合閘并網。

7.結語

發電機同期并網發電控制是一個較為復雜的控制系統，一般都有一個專門的控制室擺放多臺控制屏進行全面的控制和保護。此文只是針對同期并網中最為關鍵的同期電壓選擇進行了研究分析，給進行工廠小型發電機組同期并網調試的同仁們提供一個相互學習借鑒的參考。

參考文獻：

[1] 胡航帆.同期并網存在的問題及對策.黑龍江電力.（2011.06）

[2] 劉巍； 齊國利； 石光 .機組準同期并網應注意的問題.河南電力（2008.02）endprint