一起新建發(fā)電廠同期電壓相位錯(cuò)誤分析

張 平 周 春

（華電電力科學(xué)研究院，杭州 310030）

待并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組在投入系統(tǒng)運(yùn)行前必須通過(guò)同期并網(wǎng)試驗(yàn)合格后才能投入運(yùn)行。只有通過(guò)假同期試驗(yàn)才能讓待并機(jī)組以最小的導(dǎo)前合閘角度并入電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)沖擊擾動(dòng)最小，保護(hù)發(fā)電機(jī)組，避免發(fā)電設(shè)備損壞[1-2]。

新建廠站基建時(shí)因各種原因?qū)е峦鶗?huì)導(dǎo)致待并網(wǎng)機(jī)組與系統(tǒng)電壓壓差、相序存在很大差異，導(dǎo)致機(jī)組同期試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行，延誤機(jī)組調(diào)試進(jìn)度，因此在機(jī)組假同期并網(wǎng)試驗(yàn)前必須采用方法[3]檢查核對(duì)待并網(wǎng)機(jī)組與系統(tǒng)同期點(diǎn)的電壓是否滿足同期合閘要求。

1 同期核相現(xiàn)象

某分布式能源站總裝機(jī)容量 87MW，采用 2×31MW級(jí)+25MW級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)冷熱電三聯(lián)供機(jī)組。燃機(jī)發(fā)電機(jī)和汽機(jī)發(fā)電機(jī)均經(jīng)各自升壓變壓器接入110kV單母線，通過(guò)一回110kV輸電線接入系統(tǒng)。每臺(tái)燃汽發(fā)電機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)置 10kV出口母線段，機(jī)組同期點(diǎn)設(shè)在10kV發(fā)電機(jī)母線段。一次系統(tǒng)接線圖如圖1所示。

基建期由于各方面原因?qū)е码姎鈱I(yè)的調(diào)試工作以10kV廠用電母線為界，由兩個(gè)單位分別調(diào)試。由于該工程未配備啟動(dòng)/備用變壓器，廠用電必須由110kV燃機(jī)變壓器低壓側(cè)供電至 10kV相應(yīng)燃機(jī)母線段，再通過(guò) 10kV工作母線段進(jìn)線斷路器供電至10kV工作母線段來(lái)提供全廠施工、生產(chǎn)調(diào)試負(fù)荷。因此在分系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束后就進(jìn)行了廠用電受電，送電至10kV#1燃機(jī)母線段。

圖1 一次系統(tǒng)接線圖

在進(jìn)行燃機(jī)發(fā)電機(jī)調(diào)試過(guò)程中，調(diào)試人員考慮到#1燃機(jī)主變帶廠用電運(yùn)行，110kV母線單母線運(yùn)行方式，且燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口有隔離刀閘、斷路器，無(wú)法采用常規(guī)的同期核相方法，判斷待并網(wǎng)機(jī)組出口PT和系統(tǒng)側(cè)母線PT電壓、相位是否同期要求。調(diào)試人員和燃機(jī)發(fā)電機(jī)廠家協(xié)商做好安全措施前提下，合上發(fā)電機(jī)出口隔離刀閘和發(fā)電機(jī)出口斷路器，系統(tǒng)電源反送至發(fā)電機(jī)出口 PT處進(jìn)行同源核相。采用此種方法簡(jiǎn)單明了，可以直接檢查 10kV燃機(jī)母線PT電壓和發(fā)電機(jī)出口PT電壓大小是否相等，是否同相位來(lái)判斷燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口 PT是否符合同期并網(wǎng)電壓條件。

按照上述方法試驗(yàn)時(shí)，測(cè)量發(fā)電機(jī)出口 PT與燃機(jī)母線段PT二次相電壓數(shù)據(jù)見(jiàn)表1至3（以10kV燃機(jī)母線側(cè)PT電壓為基準(zhǔn)）。

表1 發(fā)電機(jī)出口PT電壓測(cè)量值

表2 10kV燃機(jī)母線PT電壓測(cè)量值

表3 10kV燃機(jī)母線段PT與發(fā)電機(jī)出口PT電壓相位差/°

2 分析

從上述10kV燃機(jī)母線PT和發(fā)電機(jī)出口PT二次電壓測(cè)量數(shù)據(jù)可以看出，10kV燃機(jī)段母線PT與燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口PT，各對(duì)應(yīng)相電壓大小相等，相位相差大約180度。據(jù)此分析可能存在三種原因可能導(dǎo)致10kV系統(tǒng)側(cè)PT電壓與燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口PT電壓相位反向：

1）發(fā)電機(jī)出口PT極性接反導(dǎo)致。

2）10kV燃機(jī)母線段PT極性接反導(dǎo)致。

3）110kV主變壓器接線組別錯(cuò)誤導(dǎo)致。

在進(jìn)行分析時(shí)，電建單位認(rèn)定 10kV燃機(jī)母線PT和發(fā)電機(jī)出口PT極性都不存在問(wèn)題，原因是電建單位在單體調(diào)試時(shí)，委托了第三方單位進(jìn)行進(jìn)行全廠 CT、PT極性試驗(yàn)，雖完整單體報(bào)告未出來(lái)，但試驗(yàn)結(jié)束后第三方單位口頭告訴電建單位所有CT、PT極性都正確。

該廠 110kV變壓器都由江蘇上能變壓器廠提供，接線組別為Y，d-11型式。如果出廠時(shí)將變壓器接線組別誤結(jié)為Y，d-5型式，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)側(cè)PT與發(fā)電機(jī)出口PT電壓相位反向[4]。因此首先核查了變壓器出廠試驗(yàn)資料，變壓器的接線組別測(cè)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 主變壓器電壓比與聯(lián)結(jié)組別測(cè)定（高壓-低壓）

從該試驗(yàn)報(bào)告可以看出主變壓器接線組別正確，從而排除了110kV主變壓器接線組別錯(cuò)誤導(dǎo)致電壓反向的可能性。

為了確認(rèn)是發(fā)電機(jī)出口PT還是10kV燃機(jī)段母線 PT極性接反，調(diào)試人員核對(duì)了該能源站 110kV母線高壓側(cè)和 10kV燃機(jī)段母線 PT相位測(cè)量數(shù)據(jù)（以110kV系統(tǒng)側(cè)電壓為參考點(diǎn)）見(jiàn)表5。

表5 110kV母線高壓側(cè)和10kV燃機(jī)段母線PT相位測(cè)量值/°

因?yàn)?10kV變壓器采用Y，d-11接線方式，按照變壓器接線組別可以判斷，主變低壓側(cè)線電壓UAB要超前于高壓側(cè)線電壓30°，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的二次相電壓時(shí)，主變低壓側(cè)相電壓UA要超前于高壓側(cè)相電壓30°[4]。從表5可以看出主變低壓側(cè)相電壓UA要超前于高壓側(cè)相電壓205.03°，排除表計(jì)測(cè)量誤差可以確認(rèn)是10kV燃機(jī)母線段PT二次極性接反，導(dǎo)致10kV燃機(jī)段母線PT與燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口PT相位相差180°。

聯(lián)系電建單位再次對(duì)10kV燃機(jī)段母線PT進(jìn)行極性檢查，電建單位現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)是 10kV燃機(jī)母線段PT安裝方向與設(shè)計(jì)圖紙反向所致。

調(diào)試人員在10kV燃機(jī)段母線PT根部將二次配線換向后，重新進(jìn)行核相，測(cè)量 10kV燃機(jī)母線段PT與發(fā)電機(jī)出口PT電壓相位差如表6（以10kV燃機(jī)母線段PT為基準(zhǔn)）。

表6 10kV燃機(jī)母線段PT與發(fā)電機(jī)出口PT電壓相位測(cè)量值/°

可以看經(jīng)過(guò) 10kV燃機(jī)母線 PT二次配線換向后，10kV燃機(jī)母線段PT和燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口PT電壓、相位符合同期并網(wǎng)條件。

3 結(jié)論

從上述同期核相分析，可以看出在發(fā)電機(jī)組整套起動(dòng)前進(jìn)行系統(tǒng)側(cè)PT和發(fā)電機(jī)出口PT同源核相的必要性。分布式能源工程建設(shè)期內(nèi)如果設(shè)計(jì)方未在圖紙上明確標(biāo)記出各 PT極性端，安裝施工單位在配套安裝時(shí)就可能將PT安裝反向，導(dǎo)致PT極性接反；調(diào)試單位如果不注重校核 PT二次極性，就會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)同期點(diǎn)的系統(tǒng)側(cè)電壓和待并機(jī)組側(cè)電壓相位反向，為整套啟動(dòng)帶來(lái)非同期并網(wǎng)重大風(fēng)險(xiǎn)。因此各參建單位都要高度重視 PT極性檢查工作的重要性，在發(fā)電機(jī)組同期并網(wǎng)前一定要進(jìn)行發(fā)電機(jī)出口PT和系統(tǒng)PT同源核相工作。

[1] 唐其高. 發(fā)電機(jī)同期并網(wǎng)事故分析及改進(jìn)措施[J].電工技術(shù), 2011, 59(10): 58-60.

[2] 胡航帆. 同期并網(wǎng)存在的問(wèn)題及對(duì)策[J]. 黑龍江電力, 2011, 33(6): 475-477.

[3] 劉軍. 大型發(fā)電廠發(fā)電機(jī)同期回路及其檢查試驗(yàn)方法分析[J]. 廣東電力, 2006, 19(10): 39-41.

[4] 湯蘊(yùn)廖, 史乃. 電機(jī)學(xué)[M]. 2版. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2005.