基于螺桿膨脹機的同步發電機電氣實驗淺析

朱未峰 吳 剛

（中國船舶重工集團公司第七一一研究所，上海201108）

1 發電機同期并網的條件

（1）機端電壓與電網電壓差值在5%～10%范圍內；

（2）機端頻率與電網頻率差值在0.2%～0.5%范圍內；

（3）高壓斷路器開關應該在機端電壓與電網電壓的相位相差為0時閉合。

在發電機并列時，如果兩個電壓的相位不一致，因此而產生的沖擊電流可能達到額定電流的數十倍，所以是非常危險的。即上述差值應盡可能達到最小，實現對機組、電網的無沖擊并網。

2 發電機并網接線校驗方案

（1）根據圖1中的一次回路來驗證電壓互感器二次回路接線。抽出2QF開關，單獨使用發電機運行，投入勵磁。用電壓表測量電壓互感器對應二次回路各相電壓，如果為零表示正常；用相序表測量電壓互感器二次側相序，檢查是否相同，如不同，則表示電壓互感器二次側接線有問題，需校驗。

圖1 主接線圖

（2）檢查一次、二次電纜接線。抽出1QF，由系統來帶1YH電壓互感器，由發電機來帶3YH，最后使用相序表測量其相序是否相同。

同期點的選擇也很重要，當斷路器兩側可能出現非同一系統電源時，此斷路器就稱為同期點。

在此也簡述一下如何利用“假同期”的方法實驗發電機同期回路的正確性。

既可以通過一次系統進行假同期實驗，也可通過操作二次回路進行假同期實驗。如圖2所示，一次系統進行假同期就是將發電機出線柜開關搖至實驗位置，合上聯絡柜QF2，正常投入勵磁和同期，當發電機機端電壓與系統電壓滿足并網條件，且發電機機端頻率與電網頻率也在并網允許范圍內時，同期裝置等待電網側與系統側相位差為零時，提前發出合閘指令。

由于系統側PT和發電機機端PT加到同期采集回路的兩個電壓值，實際上都是發電機機端電壓，故同期控制回路采集發電機電壓和電網電壓的兩個電壓表示數應該一致，一體式同步表的指示燈也相應指示在同期的點上不變，如不是如此，則同期裝置控制回路的接線可能有誤；如若是電纜連接的母線，根據實際情況也可將電纜直接接在同期點上。

圖2 高壓發電系統一次圖

發電機在準備并網時假同期實驗不能完全肯定同期的電壓采集回路正確與否，假設電網側取C相的電壓、發電機側也是取C相的電壓進行相互比較，但如誤將待并側的電壓取為B相或A相，且在某一時刻，待并側正好與系統側的電壓相位相同，此時同期裝置依然會認為同期條件符合要求，繼而發送合閘指令，雖然這種情況出現的概率較小，但也是有可能出現的，所以還得確認電壓回路準確無誤。

在做假同期實驗時，我們特別要確認是否已經斷開并網柜斷路器并且有明顯的斷開點，且進行掛牌操作防止誤操作，并斷開斷路器的合閘狀態反饋信號，防止控制系統收到信號切換為功率控制模式或背壓控制模式。同時，可以通過同期裝置控制發電機的升頻、降頻、升壓、降壓操作，來驗證同期裝置相應控制回路是否正常。

3 同期系統未按標準效驗的處理

如果發電機出現非同期并網事故，我們應立刻檢查各個可能的因素和控制回路，逐個分析：

（1）查看上位機各數據的歷史趨勢，發電機側電流、電壓在并網瞬間是否存在突變、畸形；系統側電壓、電流是否受到影響；檢查并網瞬間勵磁電流、無功及有功的變化情況。

（2）同期裝置的檢查：主要檢查其整定值和性能設置。我們使用的同期裝置型號為伍德沃德的easYgen-3200，整定值為：頻差0.15 Hz，壓差±5%，功角10°，導前時間54 ms，均頻控制系數0.3，均壓控制系數0.3。可以用繼電保護裝置模擬發電機假并網的工況，對easYgen-3200施加電網電壓及發電機電壓，驗證其性能。

（3）如果系統側二次電壓是經過轉角變壓器后再接至同期裝置，則還需測量轉角變壓器的變比和角度系數：增加電壓對轉角變壓器進行變比和角度的誤差測試，保證結果的精度滿足要求，并且次級電壓需滯后初級電壓30°（與銘牌上的接線組別保持一致）。

（4）檢查同期裝置的相關實驗記錄：easYgen-3200上電后，再次檢查發電機同期電壓檢測回路的現場接線、裝置功能、回路接線，保證與設計圖紙一致。

（5）檢查同期裝置設計原理圖是否存在設計錯誤。

4 項目現場情況

某石化現場同期裝置使用繼電保護裝置實驗、計算開關及回路動作時間。發電機運行后，合上高壓開關柜，保持聯絡柜斷開狀態，此時同期測量的對應的電壓采集點應是同頻同相的，故而，同期上可觀察這一現象，排除PT接線錯誤，并測量此時發電機相序；斷開高壓進線柜，合上聯絡柜開關，觀察開關柜上的帶電指示燈且測量此時的系統相序，發電機相序務必與系統側相序保持一致，如有條件，進行一次電纜高壓核相。

現場嚴格按照以上實驗順序完成，但遺漏了假并網實驗，在正式并網階段發生無法并網合閘的情況，且綜合保護器沒有任何提示，而上位機提示聯鎖。仔細檢查程序及同期回路、高壓開關柜合閘與分閘回路，切掉相關影響判斷的聯鎖條件后，發現勵磁系統的滅磁觸點誤將常閉點接為常開點，故投入勵磁后，開關柜分閘回路一直得電，無法合閘成功，后對其進行整改，并網成功。