超超臨界發電機組并網流程及影響因素分析

林烈文

（深能合和電力（河源）有限公司，廣東 河源 517000）

0 引言

河源電廠采用哈爾濱汽輪發電機有限公司生產的QFSN4-600-2三相同步汽輪發電機。發電機額定容量為666.667MVA，額定功率因數為0.9，最大連續輸出功率為654MW。發電機組啟動過程中經常會涉及到并網操作，所謂并網即斷路器聯接兩側電源的合閘操作，一般火電發電機組采用自動準同期的并網方式。河源電廠同期裝置采用深圳市智能設備開發有限公司開發的SID-2C系列微機同期控制器。本文通過分析并網邏輯及影響并網的各類因素，為生產技術人員在實際工作中提供參考。

1 河源電廠發變組自動準同期并網的工作流程

自動準同期并網操作流程為：汽輪機組達到3000轉定速、定子出線電壓滿足并網要求，DEH發出“自動同期允許”指令，通過機組DCS“投同期”操作使SID-2C同期裝置上電后啟動同期進行并網。同期裝置在運行時應先上電，通過DCS同期操作界面按“投同期”，DCS同期合閘模塊發出脈沖信號，其繼電器常開接點受電閉合，從而使同期裝置直流電源接通完成上電[1]。在同期裝置無報警且滿足并網條件時DCS同期操作界面按“啟同期”操作，同期裝置啟動同期，在條件滿足且相角為零時同期裝置的JK4 MOSFET合閘繼電器動作發送合閘信號至發變組保護C屏斷路器操作箱CJX-21進行合閘。而DCS是否能夠發出啟動同期指令必須滿足以下條件：①220kV斷路器跳閘狀態；②有自動同期允許指令（AUTO SYNC MODE）即DEH同期允許；③無同期裝置報警。DCS同期操作界面見圖1，發電機組同期合閘流程圖見圖2。

圖1 DCS 同期操作界面

圖2 發電機組同期合閘流程圖

2 影響發電機自動準同期并網的因素

2.1 同期裝置異常

同期裝置是機組實現并網操作的必要設備，如果同期裝置故障將導致并網無法實現，同期裝置工作方式有自動準同期（DTK）及手動準同期（STK）兩種方式，其中DTK方式是機組正常并網方式[2]。以下幾種情況可能造成同期裝置異常：①條件不滿足，DEH自動同期允許指令無法發出。②無220kV斷路器分閘信號。③同期裝置失電，鍋爐PC直流屏至同期屏電源空開跳開或同期屏直流輸入接線松動。④同期裝置報警，包括同步表故障、電壓、頻率等信號異常。⑤DTK把手未切換至自動或STK把手切至手動。⑥MOS繼電器故障，表示合閘的MOSFET繼電器不受控。⑦待并側低壓閉鎖，待并側電壓低于閉鎖電壓時引起控制器閉鎖。⑧系統側低壓閉鎖，系統側電壓低于閉鎖電壓時引起控制器閉鎖。

2.2 同期裝置輸入的并網電壓量異常

同期裝置取的電壓量有（編號以河源電廠#1機組為例）：待并側電壓、系統側電壓。

（1）待并側電壓：引自發電機變送器屏。該電壓為發電機變高側TV4 A相電壓，引接至同期屏，作為同期裝置的待并側交流電壓輸入，對應端子線編號A641＇-N6001（#1機），TV4設端子箱在升壓站內，箱內裝有TV4二次電壓輸出空開4ZKK、5ZKK、6ZKK、7ZKK、8ZKK、9ZKK，為保護AB屏、同期、測量等用，1ZKK、2ZKK、3ZKK為關口計量用，單獨設有關口計量箱。4ZKK為A641＇線纜輸入空開。

（2）系統側電壓：引自發變組保護C屏220kV母線電壓切換箱（CJX-21操作箱）。河源電廠220kV采用雙母線接線方式，每條母線設一組PT，共兩個母線PT，因此在發變組保護C屏內設置有母線電壓切換箱，每個PT輸出一組電壓信號至斷路器失靈屏、#1/#2發變組保護C屏、母線保護A/B屏、220kV線路保護A/B屏。#1機組發變組保護C屏母線電壓切換器兩組電壓輸入信號分別取自母線PT1/2的TVa＇TVb＇TVc＇，二次輸出空開在220kV升壓站內的PT1/2端子箱內編號為4MCB、5MCB、6MCB，線纜編號為A6301（A6401）、B6301(B6401)、C6301（C6401）。#2機組發變組保護C屏母線電壓切換器兩組電壓輸入信號分別取自母線PT1/2的TVa＇＇TVb＇＇TVc＇＇，二次輸出空開在220kV升壓站內的PT1/2端子箱內編號為7MCB、8MCB、9MCB，線纜編號為A63011（A64011）、B63011（B64011）、C63011（C64011）。I/II母電壓切換繼電器根據發變組1G2G刀閘位置狀態輸出切換電壓。發變組保護C屏切換箱輸出的交流電壓經A720-N6000線纜接線至同期屏作為系統側電壓輸入量。

通過以上分析，造成同期裝置輸入電壓量異常的因素有：①變高側TV4故障、損壞；②變高側TV4 A相二次電壓輸出空開4ZKK跳開；③母線PT1或PT2故障、損壞；④母線PT至同期裝置二次空開跳開。⑤待并側電壓或系統側電壓二次回路接線松動；⑥發變組保護C屏電壓切換繼電器故障；⑦發變組出口刀閘1G/2G位置信號異常，電壓切換繼電器無法正常動作；⑧I/II母切換電源消失，發變組保護C屏后切換電源91K空開未合或電源接線斷線。

因此，不論是待并側電壓還是系統側電壓出現異常或者是測壓設備故障均會造成同期裝置無法正常并網，出現電壓異常應逐一排查變高側PT端子箱、220kV母線PT端子箱、發變組C屏電壓切換箱、同期屏相關二次空開及接線等。

2.3 220kV斷路器遠方同期合閘指令條件不滿足

在同期并網的工作流程分析里我們知道220kV斷路器遠方同期合閘指令條件滿足是同期并網的必要條件，如果該條件不成立則無法實現同期并網[3]。以下任一條件不滿足均無法發出同期合閘指令：

（1）220kV斷路器SF6低氣壓報警，氣壓低于0.64MPa報警，檢查斷路器本體是否泄露，聯系檢修補氣處理。

（2）220kV斷路器SF6低氣壓閉鎖，氣壓低于0.61MPa閉鎖，檢查斷路器本體是否泄露，聯系檢修補氣處理。

（3）220kV斷路器彈簧未儲能報警，彈簧儲能回路斷線或儲能電機故障。

（4）220kV斷路器儲能電機交流電源消失，檢查交流電源是否正常。

（5）220kV斷路器第一組控制回路斷線，通過TWJ3、HWJ1繼電器監視斷路器第一組操作回路，一旦控制回路斷線，則TWJ3、HWJ1相應接點動作發出第一組控制回路斷線信號。

（6）220kV斷路器第二組控制回路斷線，通過TWJ3、HWJ1繼電器監視斷路器第二組操作回路，一旦控制回路斷線，則TWJ3、HWJ4相應接點動作發出第二組控制回路斷線信號。

（7）220kV斷路器第一組電源斷線，斷路器控制電源取自發變組保護C屏斷路器操作箱直流電源一，輸入空開為4K1，通過3JJ繼電器監視斷路器第一組直流電源，電源一失去則3JJ相應接點動作發出第一組電源斷線報警。

（8）220kV斷路器第二組電源斷線，斷路器控制電源取自發變組保護C屏斷路器操作箱直流電源二，輸入空開為4K2，通過4JJ繼電器監視斷路器第二組直流電源，電源一失去則3JJ相應接點動作發出第二組電源斷線報警。

（9）無220kV斷路器跳閘狀態，檢查斷路器機構箱內X03/9、X03/10至DCS信號接線端子是否松動等。

（10）220kV斷路器不在遠方狀態，檢查斷路器位置切換把手狀態，如在手動則切回遠方，檢查斷路器機構箱內X03/77、X03/78至DCS信號接線端子是否松動等。

（11）220kV 1G/2G隔離刀閘均在分位。

（12）發電機A-B線電壓低于18kV或者高于22kV。

（13）發變組保護動作。

（14）勵磁系統異常。

3 典型案例

（1）2009年河源電廠#1機組在6月17日早晨并網時，同期裝置發出脈沖后來斷路器未合顯示，操作期間DCS、NCS畫面無告警信息，檢查#1勵磁調節器、整流柜本體及顯示控制面板，均正常，在#1機組繼電保護小室，將同期裝置上電重啟后正常無異常告警，裝置在同期點準確發出合閘令，斷路器依然未能合閘判斷SID-2CM同期裝置本身無故障，后經檢查發現#1機組DCS Y0ADC01GS001C02模塊組態畫面，其中有一條勵磁系統異常閉鎖了DCS發出同期合閘指令，此異常為#1機組勵磁系統交流控制電源消失告警（#1機組運行時缺陷，需廠家來更換勵磁控制電源主板），在將熱控來DCS線纜臨時短接后#1機組成功并網。

（2）2016年11月11號河源電廠#2機組準備并網時，DCS來發變組保護A屏TV斷線報警，就地檢查保護A屏柜后空開均合上，復位后TV斷線報警依然在，經排查后發現升壓站內#2機組220kV出口斷路器端子箱內A相電壓小空開4ZKK跳開，合上后保護報警復位機組順利并網[4]。

4 結論

通過以上分析，我們知道影響機組并網的因素很多，有熱控邏輯因素、電氣量因素、電氣回路接線以及設備因素等等，在實際運行中應爭取分析各種異常工況，及時發現問題并處理，確保發電機組順利并網。