水電站同期并網(wǎng)操作時需注意的問題

張曉華（河北省桃林口水庫管理局，河北秦皇島066000）

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水電站同期并網(wǎng)操作時需注意的問題

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)電機投入到電力系統(tǒng)并列運行，需要進行一系列的操作，這種操作稱為并列操作或同期操作。一般情況下，水電站機組同期可分為單點同期及多點同期。本文通過實際應用自動準同期裝置中發(fā)現(xiàn)的問題進行分析，實現(xiàn)水電站自動同期并網(wǎng)發(fā)電。

關鍵詞：同期；并網(wǎng)；發(fā)電機；系統(tǒng)側；待并側

同期系統(tǒng)是一個電站發(fā)電并網(wǎng)的關鍵點，所以同期系統(tǒng)的正確性及合閘成功率直接關系到電站的經(jīng)濟效益。新安裝的同期系統(tǒng)在投入運行之前，需要對同期回路設計、接線正確性進行檢查，對同期裝置動作特性進行調(diào)整試驗，以保證同期系統(tǒng)調(diào)節(jié)快速有效，動作準確可靠。

1同期并網(wǎng)過程

在電力系統(tǒng)中，同步發(fā)電機并列運行時，所有發(fā)電機轉子都是以相同的角速度旋轉，轉子間的相對位移角也在允許的極限范圍內(nèi)，這時發(fā)電機的運行狀態(tài)稱為同步運行。發(fā)電機在投入電力系統(tǒng)運行之前，與系統(tǒng)中的其他發(fā)電機是不同步的。把發(fā)電機投入到電力系統(tǒng)并列運行，需要進行一系列的操作，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是兩個電源系統(tǒng)，設他們的表達式分別為：

通過操作斷路器QF合閘使兩個電源系統(tǒng)并列在一起運行，QF的合閘時刻t應具備下列條件，使兩電源系統(tǒng)受到的沖擊最小：

上述3個條件稱之為同期過程的三要素。在滿足同期三要素的時刻t時，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稱為同期點。

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

同期過程實際上就是調(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

同期點斷路器兩側的電壓互感器一次側電壓必須選取處于同一電壓等級的電壓，并且兩側的電壓互感器接線方式相同。只有這樣，兩側的電壓互感器的二次電壓才能正確反映對應一次側設備的同期參數(shù)，同期裝置才能正確判斷是否能夠進行同期操作。

（1）對于電廠側一般采用了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）對于B相不接地系統(tǒng)，由于手動同步時需要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的B短接進行同期比較。對于自動同期，由于現(xiàn)在的同期裝置都可以取相電壓進行同期或取一個相電壓另一側取線電壓進行同期，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）對于發(fā)變組系統(tǒng)，經(jīng)過了Y/△-11變壓器系統(tǒng)，一個PT裝在機端，另一側是在變壓器出口的母線上，變壓器低壓側沒有斷路器時，對變壓器高壓側斷路器進行同期，同期電壓是否選取正確是保證同期并網(wǎng)的首要條件，總體設計、安裝接線、測試檢查時都需要重點關注，確定無誤后才能引入同期裝置。由于主變接線組別導致的轉角差，可通過選擇接線方式來補償。例如，如果主變的接線組別為Y/△-11（圖4），那么發(fā)電機電壓超前系統(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)電機待并側電壓可取線電壓Uab。

圖4　含有轉角變的系統(tǒng)圖和PT電壓向量圖

發(fā)電機通過斷路器DL經(jīng)Y/△-11變壓器并列，由相量關系得到同期電壓（發(fā)電機側取Uac時），當變壓器接線為Y/△-1時，同期電壓(發(fā)電機側取Uab時）見表1。

表1　

同期裝置中的系統(tǒng)側電壓和待并側電壓整定時，主變壓器的實際分接頭位置也是需要重點考慮的因素，需要根據(jù)分接頭位置對電壓整定值修正，可采用系統(tǒng)反充電時的實測值作為依據(jù)，若沒有進行系統(tǒng)反充電試驗，可通過實際變比計算。

3合閘回路應用同步閉鎖繼電器時應當注意的問題

合閘回路中串同步閉鎖繼電器時，“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。因為（如圖5所示）當閉鎖繼電器的閉鎖角φ1大于由導前時間t計算得到的導前角φ2時，合閘令在斷路器兩側的相角差等于φ2的時候，就可以發(fā)出，經(jīng)過斷路器導前時間t，斷路器在兩側相角差為零的時刻閉合；當閉鎖繼電器的閉鎖角φ1’小于由導前時間t計算得到的導前角φ2’時，合閘令在斷路器兩側的相角差等于φ2’的時候，就無法發(fā)出，只有在閉鎖繼電器打開閉鎖時，即兩側的相角差等于φ1’的時候，合閘令才可以真正發(fā)出去，這樣經(jīng)過斷路器導前時間t，斷路器閉合的時刻，兩側的相角差就不為零，而是等于△φ。

圖5　合閘回路中存在同步閉鎖繼電器

4結束語

自動準同期裝置是電站安全生產(chǎn)過程中不可或缺、重要的自動化設備，自動準同期裝置的應用，可以使并網(wǎng)過程安全可靠、快速穩(wěn)定，其可靠性對電站安全生產(chǎn)具有重大意義。

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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：TM762.3

文獻標識碼：A

文章編號：1672-5387（2016）03-0022-02