發電廠主變檔位調整后對于同期及保護定值的影響探討

劉博凱 郭健 肖毅濤

摘要：針對新建機組的首次并網及運行現狀，對主變檔位調整中存在的同期定值與主變差動定值問題進行了分析，并提出了相對應的建議，對發電廠主變檔位調整后，新機組安全、穩定并入電網以及可靠運行起到非常重要的作用。

關鍵詞：變壓器;有載調壓;無載調壓;進相

0 引言

調整變壓器一次（高壓側）檔位可改變二次輸出電壓，以適應一次電壓變化需求，并滿足變壓器二次電壓要求，因此，一般變壓器都設有不同的運行分接檔位。國內有載調壓變壓器一般為17個分接檔位，無載調壓變壓器一般為5個分接檔位。運行中的變壓器電壓變化以后，有載調壓變壓器的分接位置是可以改變的，但無載調壓變壓器的分接位置是不可以改變的，只有停電以后才可以調。變壓器的分接檔位就是線圈的抽頭，每一個抽頭匝數不一樣，變壓器分接檔位不一樣也就是電壓不一樣。因此，通過調整變壓器的分接檔位就可以達到調整變比的目的。

1 變壓器檔位調整存在的問題

在調試機組中，特別是新建機組首次并網后，理論計算的主變檔位（調度下發的定值單）往往與并網后的試驗結果不匹配，主要體現在進相試驗不合格。《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》要求新機組滿負荷時進相額定功率因數應不低于-0.95，老機組額定功率因數應不低于-0.97，不合適的主變檔位導致進相試驗中發電機定子電壓達到下限，極大地限制了機組進相能力，因此現場需要調整主變檔位來提高機組進相能力。無載調壓變壓器調整分接頭必須停電后進行，試運機組停機調整分接頭，重新做試驗會耽誤工程進度，機組空轉會浪費能源。主變檔位調整后不進行理論計算驗證其他相關自動保護定值可能會造成保護誤動，因此在調整主變分接檔位后，務必全面考慮相關自動裝置定值是否與當前系統匹配。某現場機組在調整檔位后再次并網，由于調整幅度較大，未考慮同期裝置定值調整，導致再次并網時同期裝置被“欺騙”誤發合閘令，在壓差過大情況下并網，發變組保護動作跳閘。

2 問題分析

2.1? ? 同期定值問題

同步發電機在不符合同期并列條件時與系統并列即為非同期并列，非同期并列是發電廠的一種嚴重事故，它對有關設備，如發電機及其與之相串聯的變壓器、開關等破壞力極大，嚴重時會將發電機繞組燒毀，端部嚴重變形，即使當時沒有立即損壞設備，也可能造成嚴重的安全隱患。就整個電力系統來講，如果一臺大型機組發生非同期并列事故，有可能使這臺發電機與系統間產生功率振蕩，嚴重擾亂整個系統的正常運行，甚至造成系統崩潰。因此，為了保證機組同期并列，同期并列的判定條件如下：

（1）發電機電壓等于系統電壓（電壓偏差≤5%）;

（2）發電機頻率等于系統頻率（頻率偏差0.1 Hz）;

（3）發電機電壓相位與系統電壓相位相同（≤30°）;

（4）發電機相序與系統相序一致。

為保證滿足上述同期條件，《防止電力生產事故的二十五項重點要求〔2014〕》10.9.2.2條特別作出要求：利用發電機變壓器組帶空載母線升壓試驗來校驗同期電壓檢測二次回路的正確性，并對整步表及同期檢定繼電器進行實際校核。

在發電機變壓器組帶空載母線升壓試驗時，發電機電壓升至額定電壓時，主變5個不同檔位的發電機側電壓與系統電壓關系如表1所示。

以目前國內使用最多的深圳智能SID型同期裝置為例，裝置內部有2個定值參數分別為“待并側額定電壓”“系統側額定電壓”（這2個定值指待并側、系統側二次電壓實際額定值。由于使用TV的變比或實際工作電壓不同，接入裝置的實際TV二次電壓相對標準值會有偏差，故用此參數予以修正）。某廠在首次整套啟動同期裝置時，主變檔位整定在3檔，“待并側額定電壓”“系統側額定電壓”理論值分別為100 V、105 V，按照《防止電力生產事故的二十五項重點要求2014》10.9.2.2的要求，在空載母線升壓試驗時，考慮到PT回路壓降、隔離變損耗等因素后，裝置實測值為99.9 V與104.8 V，實際整定值為99.9 V與104.8 V，即對于同期裝置來講，兩側電壓在主變為3檔時，99.9 V與104.8 V是等值的電壓，不存在差值。

假設由于進相試驗能力不足，主變需要從3檔調整到1檔，在不修正同期裝置定值的情況下，計算同期壓差定值5%邊界下的實際壓差定值。機組并網前，假設系統運行電壓為500 kV，則系統側PT二次電壓為100 V，按照同期裝置在3檔時定值100：105的比例關系，則發電機二次電壓為95.2 V時，同期裝置判斷系統側與發電機待并側沒有壓差;以壓差最大邊界條件偏差5%以內進行計算，發電機并網二次電壓范圍為90.25～99.96 V，即當實際主變檔位在1檔，同期定值在3檔的情況下發電機投勵磁后，發電機二次電壓為90.25～99.96 V，一次電壓為18.05～19.99 kV，主變高壓側實際電壓為450.1～498.5 kV，同期裝置均能夠按照壓差不超過5%進行準同期判斷，從而進行同期合閘并網，此時系統運行電壓為500 kV，而滿足同期裝置并網下限定電壓為450.1 kV，此時系統電壓壓差超過了發電機電壓11.1%，遠大于5%，相當于同期裝置被“欺騙”了，這就是某現場調整主變檔位后，未及時修改同期裝置定值再次并網后發變組動作的真實原因。

2.2? ? 主變差動定值問題

主變檔位調整會對主變差動保護的最小動作電流以及平衡系數有影響，因此在計算定值時應作如下考慮。

按照整定計算導則：最小動作電流在工程實用計算中可取（0.2～0.5）I2n，且實測為最大負載時差回路中的最大不平衡電流。考慮到主變檔位對平衡系數及ΔU的影響，建議取0.3I2n。

3 結語

新建機組在升壓站受電后，機組啟動前運行人員應觀察升壓站運行電壓規律，及時與調度溝通，盡可能避免發生檔位限制機組進相能力的情況。由于無載調壓變壓器的調整分接頭必須停電后進行，如需調整必會增加試運機組的停機次數，增加機組啟停空轉損耗。若必須調整變壓器檔位，則務必對同期裝置、變壓器保護定值重新進行核算，必要時進行相應試驗，避免出現保護跳閘或者保護誤動的情況。