一起新建发电厂同期电压相位错误分析

张 平 周 春

（华电电力科学研究院，杭州 310030）

待并网发电机组在投入系统运行前必须通过同期并网试验合格后才能投入运行。只有通过假同期试验才能让待并机组以最小的导前合闸角度并入电网，对电网冲击扰动最小，保护发电机组，避免发电设备损坏[1-2]。

新建厂站基建时因各种原因导致往往会导致待并网机组与系统电压压差、相序存在很大差异，导致机组同期试验无法进行，延误机组调试进度，因此在机组假同期并网试验前必须采用方法[3]检查核对待并网机组与系统同期点的电压是否满足同期合闸要求。

1 同期核相现象

某分布式能源站总装机容量 87MW，采用 2×31MW级+25MW级燃气-蒸汽联合循环冷热电三联供机组。燃机发电机和汽机发电机均经各自升压变压器接入110kV单母线，通过一回110kV输电线接入系统。每台燃汽发电机、汽轮发电机设置 10kV出口母线段，机组同期点设在10kV发电机母线段。一次系统接线图如图1所示。

基建期由于各方面原因导致电气专业的调试工作以10kV厂用电母线为界，由两个单位分别调试。由于该工程未配备启动/备用变压器，厂用电必须由110kV燃机变压器低压侧供电至 10kV相应燃机母线段，再通过 10kV工作母线段进线断路器供电至10kV工作母线段来提供全厂施工、生产调试负荷。因此在分系统调试结束后就进行了厂用电受电，送电至10kV#1燃机母线段。

图1 一次系统接线图

在进行燃机发电机调试过程中，调试人员考虑到#1燃机主变带厂用电运行，110kV母线单母线运行方式，且燃机发电机出口有隔离刀闸、断路器，无法采用常规的同期核相方法，判断待并网机组出口PT和系统侧母线PT电压、相位是否同期要求。调试人员和燃机发电机厂家协商做好安全措施前提下，合上发电机出口隔离刀闸和发电机出口断路器，系统电源反送至发电机出口 PT处进行同源核相。采用此种方法简单明了，可以直接检查 10kV燃机母线PT电压和发电机出口PT电压大小是否相等，是否同相位来判断燃机发电机出口 PT是否符合同期并网电压条件。

按照上述方法试验时，测量发电机出口 PT与燃机母线段PT二次相电压数据见表1至3（以10kV燃机母线侧PT电压为基准）。

表1 发电机出口PT电压测量值

表2 10kV燃机母线PT电压测量值

表3 10kV燃机母线段PT与发电机出口PT电压相位差/°

2 分析

从上述10kV燃机母线PT和发电机出口PT二次电压测量数据可以看出，10kV燃机段母线PT与燃机发电机出口PT，各对应相电压大小相等，相位相差大约180度。据此分析可能存在三种原因可能导致10kV系统侧PT电压与燃机发电机出口PT电压相位反向：

1）发电机出口PT极性接反导致。

2）10kV燃机母线段PT极性接反导致。

3）110kV主变压器接线组别错误导致。

在进行分析时，电建单位认定 10kV燃机母线PT和发电机出口PT极性都不存在问题，原因是电建单位在单体调试时，委托了第三方单位进行进行全厂 CT、PT极性试验，虽完整单体报告未出来，但试验结束后第三方单位口头告诉电建单位所有CT、PT极性都正确。

该厂 110kV变压器都由江苏上能变压器厂提供，接线组别为Y，d-11型式。如果出厂时将变压器接线组别误结为Y，d-5型式，会导致系统侧PT与发电机出口PT电压相位反向[4]。因此首先核查了变压器出厂试验资料，变压器的接线组别测试试验数据见表4。

表4 主变压器电压比与联结组别测定（高压-低压）

从该试验报告可以看出主变压器接线组别正确，从而排除了110kV主变压器接线组别错误导致电压反向的可能性。

为了确认是发电机出口PT还是10kV燃机段母线 PT极性接反，调试人员核对了该能源站 110kV母线高压侧和 10kV燃机段母线 PT相位测量数据（以110kV系统侧电压为参考点）见表5。

表5 110kV母线高压侧和10kV燃机段母线PT相位测量值/°

因为110kV变压器采用Y，d-11接线方式，按照变压器接线组别可以判断，主变低压侧线电压UAB要超前于高压侧线电压30°，转换成相应的二次相电压时，主变低压侧相电压UA要超前于高压侧相电压30°[4]。从表5可以看出主变低压侧相电压UA要超前于高压侧相电压205.03°，排除表计测量误差可以确认是10kV燃机母线段PT二次极性接反，导致10kV燃机段母线PT与燃机发电机出口PT相位相差180°。

联系电建单位再次对10kV燃机段母线PT进行极性检查，电建单位现场检查确认是 10kV燃机母线段PT安装方向与设计图纸反向所致。

调试人员在10kV燃机段母线PT根部将二次配线换向后，重新进行核相，测量 10kV燃机母线段PT与发电机出口PT电压相位差如表6（以10kV燃机母线段PT为基准）。

表6 10kV燃机母线段PT与发电机出口PT电压相位测量值/°

可以看经过 10kV燃机母线 PT二次配线换向后，10kV燃机母线段PT和燃机发电机出口PT电压、相位符合同期并网条件。

3 结论

从上述同期核相分析，可以看出在发电机组整套起动前进行系统侧PT和发电机出口PT同源核相的必要性。分布式能源工程建设期内如果设计方未在图纸上明确标记出各 PT极性端，安装施工单位在配套安装时就可能将PT安装反向，导致PT极性接反；调试单位如果不注重校核 PT二次极性，就会导致发电机同期点的系统侧电压和待并机组侧电压相位反向，为整套启动带来非同期并网重大风险。因此各参建单位都要高度重视 PT极性检查工作的重要性，在发电机组同期并网前一定要进行发电机出口PT和系统PT同源核相工作。

[1] 唐其高. 发电机同期并网事故分析及改进措施[J].电工技术, 2011, 59(10): 58-60.

[2] 胡航帆. 同期并网存在的问题及对策[J]. 黑龙江电力, 2011, 33(6): 475-477.

[3] 刘军. 大型发电厂发电机同期回路及其检查试验方法分析[J]. 广东电力, 2006, 19(10): 39-41.

[4] 汤蕴廖, 史乃. 电机学[M]. 2版. 北京: 机械工业出版社, 2005.