SID—2FY型微機(jī)準(zhǔn)同期裝置調(diào)試及問題分析

高二軍 胡有武

【摘 要】石河子天山鋁業(yè)自備電廠一期4*350MW機(jī)組工程發(fā)電機(jī)通過SID-2FY型微機(jī)自動準(zhǔn)同期裝置實現(xiàn)與電網(wǎng)的并列，本文在對SID-2FY自動準(zhǔn)同期裝置工作原理介紹的基礎(chǔ)上，總結(jié)了SID-2FY自動準(zhǔn)同期裝置調(diào)試內(nèi)容，重點針對并網(wǎng)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析并提出了預(yù)防措施

【關(guān)鍵詞】同期裝置；調(diào)試；并網(wǎng)

將同步發(fā)電機(jī)投入電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的操作稱為并列操作，并列操作是電力系統(tǒng)運(yùn)行中的一項重要操作，是發(fā)電機(jī)機(jī)組開機(jī)運(yùn)行中的關(guān)鍵工序。發(fā)電機(jī)同期裝置是發(fā)電廠二次系統(tǒng)的重要組成部分，它實現(xiàn)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)系統(tǒng)的并列運(yùn)行，并網(wǎng)的條件是發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的相序、頻率、電壓都要相同時即所謂同期時才能并網(wǎng)，將發(fā)電機(jī)機(jī)組安全、可靠、準(zhǔn)確快速的投入，從而保證系統(tǒng)的可靠，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和發(fā)電機(jī)組的安全，本文以天山鋁業(yè)2號機(jī)組為例，描述了SID-2FY微機(jī)同期裝置的調(diào)試及并網(wǎng)情況。

1.系統(tǒng)概述

SID-2FY微機(jī)自動準(zhǔn)同期裝置是深圳國立智能電氣公司的第九代產(chǎn)品，該裝置不僅可以用于發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間的差頻并網(wǎng)，同時也可用于線路的差頻和同頻并網(wǎng)，具有自動識別并列點并網(wǎng)性質(zhì)的功能。當(dāng)裝置自動識別出當(dāng)前并網(wǎng)性質(zhì)時，精確的控制數(shù)學(xué)模型能快速的捕捉到第一個快速并網(wǎng)的時機(jī)，當(dāng)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的角差為零時可靠的完成無沖擊并網(wǎng)。在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)過程中，按照模糊控制理論算法，對發(fā)電機(jī)的頻率和電壓進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，確保頻差和壓差又快又平穩(wěn)的達(dá)到整定范圍，從而實現(xiàn)快速并網(wǎng)，并網(wǎng)流程如下。（見圖1）

圖1

天山鋁業(yè)2號機(jī)組發(fā)變組系統(tǒng)采用發(fā)電機(jī)——變壓器單元接線，分散控制系統(tǒng)監(jiān)控方式，經(jīng)過主變升壓后接入本廠的220KV升壓站。同期裝置安裝于#2機(jī)組電氣繼電器室，由于升壓站兩條220KV母線采用3/2接線，故本裝置有兩個同期點（2031開關(guān)和2030開關(guān)），系統(tǒng)側(cè)電壓分別取自220KV I母母線PT和電鋁二線線路PT，待并側(cè)電壓取自主變高壓側(cè)PT。（見圖2）

2.同期裝置調(diào)試

發(fā)電機(jī)同期裝置及二次回路本體部分相對簡單，所以在許多情況下，試驗人員往往簡單處理一些試驗環(huán)節(jié)，以至于在做動態(tài)試驗時容易產(chǎn)生不必要的中斷而進(jìn)行故障查找，從而延誤整個發(fā)電機(jī)并網(wǎng)試驗進(jìn)程，所以在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前對同期裝置本體及相關(guān)二次回路進(jìn)行嚴(yán)格測試顯得尤為重要。

同期裝置的調(diào)試包括靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試，靜態(tài)調(diào)試主要有：

※ 外觀及接線檢查

※ 繼電器的校驗

※ 調(diào)壓功能測試

將SID-2FY同期裝置的壓差參數(shù)設(shè)為±5%同時方式切換開關(guān)打到“工作”位置；將繼電保護(hù)測試儀設(shè)為“同期試驗”工作方式并將模擬系統(tǒng)PT電壓Us和發(fā)電機(jī)PT電壓Ug信號端接入同期裝置的系統(tǒng)PT信號和發(fā)電機(jī)PT信號輸入端；將同期裝置本體給上工作電源。

降壓調(diào)壓和低電壓閉瑣試驗：

首先將模擬系統(tǒng)PT電壓Us設(shè)為57.7V，頻率Fs設(shè)為50Hz；模擬發(fā)電機(jī)PT電壓Ug設(shè)為62V（超過+5%壓差），頻率Fg設(shè)為49.9Hz；此時檢測同期裝置有降壓調(diào)節(jié)脈沖輸出，然后將模擬發(fā)電機(jī)PT電壓Ug調(diào)到57.7—60.585V以內(nèi)（+5%壓差范圍內(nèi)），經(jīng)過短暫調(diào)節(jié)時間檢測同期裝置有合閘脈沖輸出，由此驗證同期裝置降壓調(diào)壓功能的有效性和正確性。

模擬發(fā)電機(jī)PT電壓Ug繼續(xù)降低到49.045V以下（同期裝置的低電壓閉瑣設(shè)為額定值85%以下），同期裝置閉瑣并發(fā)出相應(yīng)信號，由此驗證同期裝置低電壓閉瑣功能的有效性和正確性。 升壓調(diào)壓試驗：

首先將模擬系統(tǒng)PT電壓Us設(shè)為57.7V，頻率Fs設(shè)為50Hz；模擬發(fā)電機(jī)PT電壓Ug設(shè)為54.815V以下（低于﹣5%壓差），頻率Fg設(shè)為49.9Hz；此時檢測同期裝置有升壓調(diào)節(jié)脈沖輸出，然后將模擬發(fā)電機(jī)PT電壓Ug調(diào)到54.815—57.7V之間（﹣5%壓差范圍內(nèi)），經(jīng)過短暫調(diào)節(jié)時間檢測同期裝置合閘脈沖輸出，由此驗證同期裝置升壓調(diào)壓功能的有效性和正確性。

圖2

※ 調(diào)頻功能測試

將SID-2FY同期裝置的頻差參數(shù)設(shè)為±0.15Hz同時方式切換開關(guān)打到“工作”位置；將繼電保護(hù)測試儀設(shè)為“同期試驗”工作方式并將模擬系統(tǒng)PT電壓Us和發(fā)電機(jī)PT電壓Ug信號端接入同期裝置的系統(tǒng)PT信號和發(fā)電機(jī)PT信號輸入端；將同期裝置本體給上工作電源。

降頻調(diào)頻試驗：

首先將模擬系統(tǒng)PT電壓Us設(shè)為57.7V，頻率Fs設(shè)為50Hz；模擬發(fā)電機(jī)PT電壓Ug設(shè)為57.7V，頻率Fg設(shè)為50.20Hz（超過+0.15Hz頻差）；此時檢測同期裝置有加速調(diào)節(jié)脈沖輸出，然后將模擬發(fā)電機(jī)PT電壓Ug的頻率量Fg降到50.15Hz以下（+0.15Hz頻差范圍內(nèi)），經(jīng)過短暫調(diào)節(jié)時間檢測同期裝置有合閘脈沖輸出，由此驗證同期裝置降頻調(diào)頻功能的有效性和正確性。

升頻調(diào)頻試驗：

首先將模擬系統(tǒng)PT電壓Us設(shè)為57.7V，頻率Fs設(shè)為50Hz；模擬發(fā)電機(jī)PT電壓Ug設(shè)為57.7V，頻率Fg設(shè)為49.80Hz（低于﹣0.15Hz頻差）；此時檢測同期裝置有加速調(diào)節(jié)脈沖輸出，然后將發(fā)電機(jī)PT電壓Ug的頻率量Fg調(diào)到49.86Hz以上（﹣0.15Hz頻差范圍內(nèi)），經(jīng)過短暫調(diào)節(jié)時間檢測同期裝置有合閘脈沖輸出，由此驗證同期裝置升頻調(diào)頻功能的有效性和正確性。

※ 導(dǎo)前時間測試

將SID-2FY同期裝置的壓差參數(shù)設(shè)為±5%同時方式切換開關(guān)打到“工作”位置；將繼電保護(hù)測試儀設(shè)為“同期試驗”工作方式并將模擬系統(tǒng)PT電壓Us和發(fā)電機(jī)PT電壓Ug信號端接入同期裝置的系統(tǒng)PT信號和發(fā)電機(jī)PT信號輸入端；將同期裝置本體給上工作電源。

分開2031-1及2031-2刀閘，斷開操作電源，投入2031斷路器控制及儲能電源，用繼電保護(hù)測試儀模擬系統(tǒng)及待并側(cè)電壓及頻率，電壓壓差及頻率頻差在定值整定范圍內(nèi)，啟動同期裝置，利用裝置本身的合閘導(dǎo)前時間測試功能測導(dǎo)前時間。2030斷路器的測試原理同2031.

動態(tài)調(diào)試主要有：

※ 核相試驗

※ 假同期試驗

當(dāng)發(fā)電機(jī)短路、空載等試驗完成后，分開2031-1及2031-2刀閘，斷開操作電源，投入2031斷路器控制及儲能電源，檢查系統(tǒng)側(cè)電壓和待并側(cè)電壓相序一致，啟動同期裝置，檢查勵磁系統(tǒng)的調(diào)壓及DEH的調(diào)頻功能，同時進(jìn)行錄波，檢查合閘的瞬間相角是否在0位置。

※ 準(zhǔn)同期并網(wǎng)試驗

同期并網(wǎng)和假同期原理相同，只是準(zhǔn)同期并網(wǎng)時2031斷路器兩側(cè)刀閘在合閘位，是真正的與系統(tǒng)并列。

3.非同期合閘的危害及預(yù)防措施

非同期合閘是發(fā)電廠的一種嚴(yán)重事故，它對有關(guān)設(shè)備如與之相串聯(lián)的變壓器、開關(guān)等破壞力極大，嚴(yán)重時會將定子端部變形，發(fā)電機(jī)線圈燒毀，；產(chǎn)生較大的沖擊電流和電磁轉(zhuǎn)矩，沖擊電流將對發(fā)電機(jī)定子端部繞組產(chǎn)生強(qiáng)大的應(yīng)力；電磁轉(zhuǎn)矩將對軸系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)大的扭應(yīng)力，軸系扭振形成疲勞損耗，縮短有效使用壽命，重則大軸斷裂。即使當(dāng)時沒有立即將設(shè)備損壞，也可能造成嚴(yán)重隱患；就整個電力系統(tǒng)來講，如果一臺大型機(jī)組發(fā)生非同期并列，則影響很大，有可能使這臺發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間產(chǎn)生功率振蕩，嚴(yán)重擾亂整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至造成崩潰。非同期合閘產(chǎn)生的原因主要有以下幾點

※ 接線錯誤

※ 回路誤動

※ 運(yùn)行人員操作錯誤

目前，電氣設(shè)備的自動化水平和可靠性較高，加上調(diào)試水平及運(yùn)行水平逐年提高，接線錯誤和運(yùn)行操作錯誤的現(xiàn)象已基本沒有，但回路誤動的現(xiàn)象還有所發(fā)生，應(yīng)引起重視。

預(yù)防措施：

分系統(tǒng)調(diào)試期間，電氣調(diào)試人員要嚴(yán)格按照調(diào)試方案及調(diào)試措施，仔細(xì)審查設(shè)計圖紙，與之相關(guān)的二次回路要保證連接的正確性，監(jiān)理、業(yè)主各級質(zhì)檢人員要驗收到位。

二次回路要定期檢查，防止因二次電纜絕緣低或其他問題造成設(shè)備誤動作。

電廠運(yùn)行操作人員要嚴(yán)格執(zhí)行“兩票三制”，嚴(yán)禁無票操作或者隨意操作。

4.并網(wǎng)過程中出現(xiàn)的問題及預(yù)防措施

石河子天山鋁業(yè)項目2號機(jī)組于2013年3月22日下午4點實現(xiàn)首次并網(wǎng)，從電氣整套啟動到并網(wǎng)過程順利，但在以后的并網(wǎng)過程中，出現(xiàn)了一些問題，總結(jié)如下：

問題1、并網(wǎng)時#2主變高壓側(cè)PT端子箱內(nèi)PT二次空開沒投，同期裝置檢測不到待并側(cè)電壓，開入量不滿足造成同期閉鎖。

原因分析：由于#2主變高壓側(cè)PT端子箱安裝在220KV升壓站內(nèi)，站內(nèi)設(shè)備屬于鋁廠調(diào)度管理，鋁廠調(diào)度管理人員對操作票執(zhí)行不到位，造成設(shè)備操作漏項。

預(yù)防措施：提高操作票編寫人及執(zhí)行人的技能，嚴(yán)防漏項。

問題2、并網(wǎng)時待合閘開關(guān)2031在DCS上切換到“檢修”位置，造成同期裝置外部啟動指令無法開入。

原因分析：操作人員對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢查不嚴(yán)

預(yù)防措施：操作人員在對設(shè)備操作前應(yīng)嚴(yán)格按照操作票仔細(xì)檢查設(shè)備狀態(tài)。

5.結(jié)束語

SID-2FY微機(jī)型自動準(zhǔn)同期在石河子天山鋁業(yè)電廠運(yùn)行已將近3個月，并網(wǎng)多次，實踐證明，只要嚴(yán)格按照說明書要求及運(yùn)行操作票，并網(wǎng)效果還是非常理想，縮短了并網(wǎng)時間，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]許正亞.電力系統(tǒng)自動化裝置 北京：中國電力出版社，2005

[2]張義賢.火電廠電氣設(shè)備啟動調(diào)試 北京：中國電力出版社，1998

作者簡介：

高二軍，男，中共黨員，大學(xué)文化，2003年7月參加工作，現(xiàn)為中國能建湖南省火電建設(shè)公司調(diào)試所電氣室專工，從事火力發(fā)電廠電氣設(shè)備調(diào)試10年。

胡有武，男，大學(xué)文化，2003年7月參加工作，現(xiàn)為中國能建湖南省火電建設(shè)公司調(diào)試所電氣室專工，從事火力發(fā)電廠電氣設(shè)備及輸變電電氣設(shè)備調(diào)試10年。