水电站同期并网操作时需注意的问题

2016-04-25张晓华河北省桃林口水库管理局河北秦皇岛066000

水电站机电技术 2016年3期

关键词：并网发电机

张晓华（河北省桃林口水库管理局，河北秦皇岛066000）

水电站同期并网操作时需注意的问题

张晓华
（河北省桃林口水库管理局，河北秦皇岛066000）

摘要：把发电机投入到电力系统并列运行，需要进行一系列的操作，这种操作称为并列操作或同期操作。一般情况下，水电站机组同期可分为单点同期及多点同期。本文通过实际应用自动准同期装置中发现的问题进行分析，实现水电站自动同期并网发电。

关键词：同期；并网；发电机；系统侧；待并侧

同期系统是一个电站发电并网的关键点，所以同期系统的正确性及合闸成功率直接关系到电站的经济效益。新安装的同期系统在投入运行之前，需要对同期回路设计、接线正确性进行检查，对同期装置动作特性进行调整试验，以保证同期系统调节快速有效，动作准确可靠。

1同期并网过程

在电力系统中，同步发电机并列运行时，所有发电机转子都是以相同的角速度旋转，转子间的相对位移角也在允许的极限范围内，这时发电机的运行状态称为同步运行。发电机在投入电力系统运行之前，与系统中的其他发电机是不同步的。把发电机投入到电力系统并列运行，需要进行一系列的操作，这种操作称为并列操作或同期操作。

图1　两电源系统同期示意图

在图1中G、S是两个电源系统，设他们的表达式分别为：

通过操作断路器QF合闸使两个电源系统并列在一起运行，QF的合闸时刻t应具备下列条件，使两电源系统受到的冲击最小：

上述3个条件称之为同期过程的三要素。在满足同期三要素的时刻t时，操作断路器合闸的过程就是同期过程，满足同期三要素的点称为同期点。

在同期的三要素中，频率和相角差是相互矛盾的。假如两个电力系统的原有相角差△φ≠0，而当满足频率相等的要素时，△φ恒定，△φ=0永远不可能。只有频率差△F=|Fg-Fs|≠0时，才会△φ=0。

同期过程实际上就是调整系统，使之满足△φ=0的过程，电压差△U和频率差△F作为同期时的限定条件在一定范围内即可。

2同期电压选取问题

同期点断路器两侧的电压互感器一次侧电压必须选取处于同一电压等级的电压，并且两侧的电压互感器接线方式相同。只有这样，两侧的电压互感器的二次电压才能正确反映对应一次侧设备的同期参数，同期装置才能正确判断是否能够进行同期操作。

（1）对于电厂侧一般采用了B相接地系统，因此同步电压可以取Ubc或Uab；（如图2所示）。

（2）对于B相不接地系统，由于手动同步时需要100 V电压，因此可以取Uab，经过隔离变压器，然后再把隔离变二次侧的B短接进行同期比较。对于自动同期，由于现在的同期装置都可以取相电压进行同期或取一个相电压另一侧取线电压进行同期，软件可以自己判断。

图2　电压互感器V/V接线　

图3　电压互感器Y/Y接线

（3）对于发变组系统，经过了Y/△-11变压器系统，一个PT装在机端，另一侧是在变压器出口的母线上，变压器低压侧没有断路器时，对变压器高压侧断路器进行同期，同期电压是否选取正确是保证同期并网的首要条件，总体设计、安装接线、测试检查时都需要重点关注，确定无误后才能引入同期装置。由于主变接线组别导致的转角差，可通过选择接线方式来补偿。例如，如果主变的接线组别为Y/△-11（图4），那么发电机电压超前系统电压30°角，若取PT开口三角抽取的C相电压为同期装置的系统电压，那么发电机待并侧电压可取线电压Uab。

图4　含有转角变的系统图和PT电压向量图

发电机通过断路器DL经Y/△-11变压器并列，由相量关系得到同期电压（发电机侧取Uac时），当变压器接线为Y/△-1时，同期电压(发电机侧取Uab时）见表1。

表1　

同期装置中的系统侧电压和待并侧电压整定时，主变压器的实际分接头位置也是需要重点考虑的因素，需要根据分接头位置对电压整定值修正，可采用系统反充电时的实测值作为依据，若没有进行系统反充电试验，可通过实际变比计算。

3合闸回路应用同步闭锁继电器时应当注意的问题

合闸回路中串同步闭锁继电器时，“差频并网闭锁相角”定值一定不能大于同步闭锁继电器闭锁角度定值。因为（如图5所示）当闭锁继电器的闭锁角φ1大于由导前时间t计算得到的导前角φ2时，合闸令在断路器两侧的相角差等于φ2的时候，就可以发出，经过断路器导前时间t，断路器在两侧相角差为零的时刻闭合；当闭锁继电器的闭锁角φ1’小于由导前时间t计算得到的导前角φ2’时，合闸令在断路器两侧的相角差等于φ2’的时候，就无法发出，只有在闭锁继电器打开闭锁时，即两侧的相角差等于φ1’的时候，合闸令才可以真正发出去，这样经过断路器导前时间t，断路器闭合的时刻，两侧的相角差就不为零，而是等于△φ。