水电站同期系统传统试验方法及简化试验方法
2013-01-01徐秀
摘 要:电力系统对水电站同期并网有严格的要求,在调度令下达后要求在几分钟之内要并上网且带上负荷。同时实现快速并网对满足系统负荷供需平衡及减少机组空转能耗有重要意义。同期系统的正常运行对水电站运行有重要的作用,水电站的初次投运、同期系统故障、电气检修后都要对同期系统进行调试,本文对同期系统的原理和正常调试及简单调试方法进行探讨。
关键词:同期系统 传统试验 简化试验
中图分类号:TM7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)01(c)-0116-01
1 同期装置的基本原理
同期装置是水电站的二次设备中极为重要的一个部分,它的工作正确与否直接决定了发电机能否安全快速的并入系统,所以在机组启动或检修后对同期装置的试验显得极为重要。同期的方式有两种,一般分为差频并网和同频并网。所谓差频并网:按准同期条件并网时需实现并列点两侧的电压相近、频率相近在相角差为0度时完成并网操作。发电机与系统并网和已解列两系统间联络线并网都属差频并网。而线路侧断路器并网一般是同频并网,所谓同频并网:未解列两系统间联络线并网属同频并网(或合环)。这是因并列点两侧频率相同,但两侧会出现一个功角δ,δ的值与联接并列点两侧系统其它联络线的电抗及传送的有功功率成比例。这种情况的并网条件应是当并列点断路器两侧的压差及功角在给定范围内时即可实施并网操作。并网瞬间并列点断路器两侧的功角立即消失,系统潮流将重新分布。因此,同频并网的允许功角整定值取决于系统潮流重新分布后不致引起新投入线路的继电保护误动,或导致并列点两侧系统失步。
准同期的三个条件是压差、频差在允许值范围内时应在相角差为零时完成并网。压差和频差的存在将导致并网瞬间并列点两侧会出现一定无功功率和有功功率的交换,不论是发电机对系统,或系统对系统并网对这种功率交换都有相当承受力。因此,并网过程中为了实现快速并网,不必对压差和频差的整定值限制太严,以免影响并网速度。但发电机并网时角差的存在将会导致机组的损伤,甚至会诱发后果更为严重的次同步谐振(扭振)。因此一个好的同期装置应确保在相差为零时完成并网。
2 国内水电站同期系统的现状
目前,国内水电站的自动化程度参差不齐,基本上的规律是越是后面建的水电站,自动化程度越高。同期设备的工作原理及试验方法,从发展的阶段和现存的设备来分有四种:第一种是最简单的三灯法,就是在系统侧和待并侧的三相中接入三个灯泡,以三个灯亮灭的速度来判断两侧的频差,在三灯同时灭的时候手动迅速合上发电机出口断路器。现在还广泛用于400 V小水轮机组上,其优点是成本低,检修更换方便,但对操作人员的操作技巧要求高;第二种是同步表法,应用于大部分水电站或已经有微机同期装置水电站的备用手动同期系统中,其使用方法是观察同步表的压差指针和频差指针,手动调整发电机的转速和励磁电流,压差和频差都平衡后,在角差指针指到零时,合上发电机出口断路器,完成并网;第三种是晶体管同期装置,国内代表作是ZZQ5,但是由于电子元件寿命的原因,大部分用此种同期装置的电站如果没有更换成微机同期装置的话,就基本在使用手动用同期表并网了,第四种是微机同期装置,经过十多年的发展,单片机在同期装置中的发展已经相当的成熟,其自动化程度高,稳定可靠,已经是现在的主流。
3 同期系统的现场简化调试方法
在机组大修、同期回路检修、电气检修、或一些小水电站投产的时候,由于条件所限,现场没有继保仪、示波器等设备,而检修后不对同期系统进行调试而导致恶性事故的情况已经有了先例,在江西一个水电站,由于母线电压互感器烧坏,检修人员对其进行了更换,那是一种羊角式电压互感器,其首端和末端外观上是一样的,检修人员未能对其进行区分,结果装反了,导致发电机非同期合闸,差动保护动作。笔者通过十几年的调试经验,总结了在现场只用相序表和万用表这两样最基本最常见的设备对同期系统进行调试,在多个水电站交接试验和检修调试中未出现任何安全事故,实践证明此方法 适用于所有的同期装置,其方法步骤如下。
(1)检查一次系统是否正确和相序是否正确,发电机一次系统中发电机本体通过电缆或共箱母线接到高压柜10 kV母线上,其通常会出现的错误有发电机厂家出线柱标错相位指示、电缆或共箱母线相序接错,电压互感器相序接错,其检查方法是合上发电机出口断路器,开启发电机,发电机转动后,由于转子在出厂和交接试验中会有一定的剩磁,所以发电机出口会产生几十伏到一百多伏的残压,如果没有残压,侧可以停下机组,用直流焊机对发电机转子充磁五分钟,在用万用表测量到电压后,分别检查发电机出口及发电机出口母线上和电压互感器接线处的三相电压是否平衡,相序是否是正序,如果不是,哪就要检查接线是否正确了。对于主变的接线,除了目测外,最主要的是通过二次回路检查法了。
(2)二次回路的检查:二次回路的错误一般是接错线,或者是一次回路错了,二次回路跟着就错了。通常的试验方法是合上发电机出口断路器和主变高压侧断路器,利用发电机升压,带起发电机出口电压互感器、发电机母线电压互感器、主变高压侧电压互感器,用相序表测量相序应该都是正序;在同期装置的端子上,用万用表测量系统侧和待并侧的各相电压之差,对于发电机出口同期点,其测量的是发电机出口电压和发电机母线电压,同相之间的电压差应该为零(由于电压互感器有个变比误差,其结果可能不为零,可能在零点几到一两伏之间),不同相之间的电压一般为线电压100 V左右,而对于主变高压侧同期点,由于主变压器接线组别的原因,它和发电机出口同期点不一样,主变压器的接线主组别一般是YD-11所以,测量主变高压侧电压互感器二次侧和发电机母线电压互感器二次侧电压差的时候,其同相之间的电压差一般在40 V左右,而异相的电压差一般会在130 V左右。
(3)同期装置检验:通过一次回路检查,二次回路检查,基本上可以确定外部回路是正确的,这样子就可能对同期装置本体进行调试。其方法是开启发电机,做假同期试验,用万用表测量系统侧和待并侧两端的电压,应该基本相等,再测量同相电压,可以发现电压在周期性的变化,观察同期装置的显示,当其频差相差较大时,其万用表显示的电压周期性变化较快,调节发电机频率,当万用表电压周期性变化较慢时,观察同期装置的角差位置,如果在180度时,万用表显示的压差应该最大,如果是在0度时,万用表显示的压差应该是最小的,由于数字式万用表的显示有一定的滞后性,通常用指针式万用表会更直观看到这一点。当角差在0度时,同期装置应该发出合闸令,这样证明同期系统是正常运行的。对于变压器高压侧同期点,其原理也是一样的。
4 结语
工程技术人员要善于总结经验,在做维修和调试时能根据现场实际情况用现有设备或最容易得到的设备,达到最终的调试目的。
参考文献
[1]JB/T3950-1999,自动准同期装置.
[2]SID-2CM,同期说明书.