3/2接线方式同期回路的设计与应用

2012-06-12张琼

综合智慧能源 2012年1期

张琼

(广东珠海金湾发电有限公司，广东珠海 519050)

0 引言

发电机并网操作直接涉及电网系统的稳定和发电机的安全，随着电力系统容量及机组容量的不断增大，机组能否快速、可靠、安全并网成为确保系统和发电机本体安全的重要问题。随着技术的发展，先进的微机同期自动检测装置已投入使用，同期的检测和捕捉已经得到较好的解决，在大多数变电站得到广泛的应用，技术已十分成熟，可靠性高。为适应各种运行方式的灵活转换，电网中的500 kV变电站大多数使用灵活的3/2接线方式，机组同期并列点的选取、同期判别的两侧电压的选用都是同期回路设计的关键所在。本文以珠海金湾发电有限公司4机组同期回路的改造为例，对3/2接线方式同期回路设计的特点与同期试验方法进行分析。

1 同期控制回路的设计特点

DL/T 5136—2001《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》规定:发电厂每台机组设1套自动准同期装置，也可设1套带有闭锁的手动同步装置。珠海金湾发电有限公司发电机同期是按规程要求进行配置的，但手动同步操作由于没有自动选择时机，合闸时机随意性很大。频差小时，在同期闭锁装置允许范围内断路器就能合闸，同期合闸导前时间不好把握;当断路器实际合闸时，可能已不能满足同期条件，从而造成非同期合闸，对断路器、发电机以及系统都会造成冲击。因此，大容量机组一般使用自动准同期进行并网操作。

珠海金湾发电有限公司#4机组自动准同期回路改造前，装置的合闸指令出口直接接入并列点断路器的合闸控制回路中。这种直接合闸的方式是依赖准同期装置来保证机组安全并网的，一旦自动准同期装置出错，极易误合闸，造成发电机非同期，带来的后果极其严重。为避免出现这种情况，#4机组大修时对同期回路进行了改造，在2个断路器并列点的交流电压回路上各增加1个同期检查继电器TJJ，将TJJ的常闭接点串入同期合闸出口回路。另外，还增加了4个交流电压空气开关，并网操作前将所选取并列点对应的2个交流空气开关合上，并网成功后，退出同期装置并将这2个交流空气开关断开。由于SID－2CM同期装置直流电源在发出合闸指令后会带时限自动断开，这就使得同期装置在非操作时间里都不带直流、交流电，同期装置只发1次合闸指令，提高了装置合闸的可靠性。图1为改造后的电压输入回路及出口回路。

在珠海金湾发电有限公司的同期输出回路中(如图2所示)，采用的中间继电器为HJ继电器，该继电器为电磁式中间继电器。这种继电器的线圈匝数较多、线径较小、线圈电阻较大、继电器的动作电流及动作功率较小、动作特性稳定。该继电器线圈的电感较大，这个大电感不仅使继电器动作时间延长了40～50 ms，而且在自动准同期装置出口接点断开回路电流时，会产生极大的自感电势，这个电势反馈到自动准同期内，可能会烧坏装置内出口继电器的触点或形成一个多次放射的场干扰，造成微机装置死机。因此，在继电器的线圈上并接一个由反向二极管与阻值为200Ω电阻串接的消弧回路，以抵消该电势。

3/2接线方式下运行的发电机如果选用出口断路器作为机组并列点，只需将两侧的电压接入同期装置便可。若发电机出口没有断路器，则同期并列点选在主变压器高压侧，同时，为配合3/2接线方式的灵活操作，配有2个并列点供选择。以珠海金湾发电有限公司#4机组的同期配置为例，同期装置选用SID－2CM，装置本身设有8个通道，可供8台断路器并网使用，合闸输出继电器只有1对常开空触点，在选择并列点时，需要配备与同期装置配套设计的SID－2X型选线器，将2个并列点各自对应的合闸控制、待并侧电压、系统侧电压、断路器辅助触点等信号接入选线器。在并网操作时，只要选择并列点，同期装置便会选择其对应的通道做出反应。

2 同期交流电压回路的设计特点

2.1 同期交流电压的选择

大型发电机通常采用中性点经电阻接地的接地系统，根据DL/T 5136—2001《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》中关于电压互感器二次绕组的接地要求，电压互感器二次绕组应采用B相接地，如果采用N相接地方式，当系统发生一相接地时，相电压会偏移;也可以采用V－V接线方式的电压互感器来避免此情况。另外，大型发电机发生一相接地时相电压产生偏移，选取相电压进行同期比较，仅能进行某一相的比较，另外两相若存在相序错误等其他问题则无法检测到，从而会产生非同期合闸或合闸时冲击电流大的重大隐患。因此，3/2接线方式下发电机选取出口断路器作为并列点时，必须选用线电压作为同期电压才可靠、合理。若3/2接线方式的发电机选取变压器高压侧断路器作为并列点，此时待并侧与系统侧电压互感器均接在500 kV中性点直接接地系统，因为中性点直接接地系统的距离、零序方向保护要求电压互感器二次绕组中性点接地较优越，因此，两侧电压互感器二次绕组同为中性点接地，同期电压选用相电压便可。珠海金湾发电有限公司便是此种情况，采用A相电压进行同期判别合闸条件。

2.2 交流电压切换回路设计

3/2接线方式同期并列点选用主变压器高压侧断路器时，同期电压的选取较灵活多变，需要经过电压切换来满足需求。电压切换的设计以就近区优先取电压逻辑为原则。图3为珠海金湾发电有限公司#4机组所挂的第2串500kV接线PT布置图。例如，当选用GS111断路器作为并列点时，此时判断GS218刀闸在合闸位置，待并侧电压就取至主变压器高PT2;若GS218刀闸断开，而GS210在合闸位置，待并侧电压选至线路电压PT3;若GS218，GS210都断开，系统电压选至II母电压PT4，而系统侧电压只判GS211在合闸位置取至I母电压PT1。图4为隔离开关从动继电器回路，图5为电压切换就近区优先逻辑接线图。

3 同期回路检查试验方法

当发电机同期回路在检修中接线发生变动时，特别是在控制回路和交流电压回路发生异动、新回路投入使用之前，必须做同期模拟试验以验证接线是否正确。这点非常重要，回路中只要有1根线接错位置，都会带来极其严重的后果。

3/2接线的发电机同期电压选择在出口断路器，需要进行核相试验，有2种方法:断开主变压器高压侧刀闸，发电机带主变压器进行零起升压;解开发电机出口与封闭母线的软连接，合上发电机出口断路器，由系统对主变压器和发电机出口断路器发送电进行核相。2种核相操作都比较复杂。

若同期电压并列点选择在主变压器高压侧，在发电机并网前，高压侧开关在合环时，系统侧和待并侧电压都为系统电压，投入同期装置，检查装置上显示的两侧电压、频率一致，相位差指示灯保持在同期点，表示电压回路接线正确。最后，为保证同期回路的正确性，需分别做高压侧2个并列点的假同期试验。主变压器高刀闸断开并切断其动力电源，高压侧并列点断路器断开，各刀闸保持合闸状态，将主变压器高刀闸辅助接点短接，将主变压器高电压送进同期装置的待并侧，带断路器出口模拟假同期并网，录波检查自动准同期发出合闸指令至发电机出口开关的导前时间设置正确，发电机开关应在电压差约为0 V、相位差为0°的时刻合闸。图6为珠海金湾发电有限公司#4发电机假同期试验录波图。