同期裝置壓差定值整定對(duì)機(jī)組并網(wǎng)的影響

李志軍 林建華

（廣州中電荔新電力實(shí)業(yè)有限公司，廣州 511340）

某火電廠2×330MW 發(fā)電機(jī)組以220kV 電壓等級(jí)接入電網(wǎng)，在#1 機(jī)組臨停后并網(wǎng)時(shí)出現(xiàn)無功功率沖擊大和發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓偏高現(xiàn)象。由于發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)時(shí)無功功率偏大會(huì)對(duì)系統(tǒng)電壓造成沖擊，影響機(jī)組安全，同時(shí)主變高壓側(cè)開關(guān)在兩側(cè)電壓差較大情況下合閘，合閘電流必然較大，會(huì)影響開關(guān)壽命，逐漸降低開關(guān)觸頭斷開電流的能力，并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓偏高對(duì)發(fā)變組絕緣也不利[1]，因此及時(shí)找到并網(wǎng)時(shí)無功功率偏大的原因，采取正確的措施是保證電廠設(shè)備安全運(yùn)行的需要。

1 機(jī)組一次接線及設(shè)備配置情況

電廠機(jī)組采取典型發(fā)電機(jī)-變壓器組單元機(jī)組接線方式，主變選用三相雙繞組強(qiáng)油風(fēng)冷無激磁調(diào)壓變壓器，型號(hào)為SFP-400000/220，額定電壓為242±2×2.5%/20kV，采用YN,d11 接線方式，正常運(yùn)行時(shí)，主變高壓側(cè)抽頭選取3 檔，以242kV 額定電壓運(yùn)行。機(jī)組一次系統(tǒng)接線圖如圖1所示。

圖1中，發(fā)電機(jī)組通過變壓器高壓側(cè)斷路器并入220kV 系統(tǒng)，待并、系統(tǒng)兩側(cè)電壓互感器配置表如表1所示。

圖1 電廠一次系統(tǒng)接線圖

表1 并列點(diǎn)電壓互感器配置表

2 事例分析

2.1 事件現(xiàn)象

機(jī)組并網(wǎng)時(shí)，有功負(fù)荷約6.9MW，無功功率最高達(dá)222MVar，機(jī)端電壓峰值達(dá)21.32kV。

2.2 事件分析

在發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)時(shí)，機(jī)端電壓峰值達(dá)21.32kV，無功功率達(dá)222Mvar 運(yùn)行。經(jīng)過分析判斷是發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生無功沖擊引起[2-3]。根據(jù)分析，并網(wǎng)點(diǎn)兩側(cè)額定電壓（或壓差）整定不正確，將造成“壓差并網(wǎng)”，引起系統(tǒng)及機(jī)組的“無功沖擊”，主要表現(xiàn)為：機(jī)組并網(wǎng)帶大無功或并網(wǎng)時(shí)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行[4]。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)，待并側(cè)電壓UG與系統(tǒng)電壓US同相位φ=0°且頻差Δf=0Hz，并網(wǎng)沖擊電流為Ic=（UG-US）/jXd″。當(dāng)UG-US＞0，即待并側(cè)電壓大于系統(tǒng)側(cè)電壓時(shí)，則沖擊電流滯后機(jī)端電壓90°，電流將對(duì)發(fā)電機(jī)起去磁作用，使機(jī)端電壓降低，同時(shí)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)立即輸出無功；當(dāng)UG-US＜0，即待并側(cè)電壓小于系統(tǒng)側(cè)電壓，沖擊電流超前機(jī)端電壓90°，電流將對(duì)發(fā)電機(jī)起增磁作用，使機(jī)端電壓升高，同時(shí)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)立即吸收無功[4]。

根據(jù)自準(zhǔn)同期裝置整定原則：在同步點(diǎn)合閘時(shí)，不應(yīng)產(chǎn)生較大的沖擊電流，同時(shí)不應(yīng)對(duì)兩側(cè)電壓平衡要求太高而延誤同步時(shí)間[5]。通常并列點(diǎn)兩側(cè)允許電壓差整定值應(yīng)滿足式（1）和式（2）的要求。

查閱該廠機(jī)組同期裝置設(shè)定值，其壓差定值設(shè)置為3%，與定值單一致且滿足整定計(jì)算要求，排除了因同期裝置壓差定值設(shè)置偏大的影響。

此外，在與壓差相關(guān)參數(shù)中“待并側(cè)二次額定電壓”、“系統(tǒng)側(cè)額定二次電壓”與定值單有所區(qū)別，如表2所示。

表2 同期裝置定值差異表

當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)時(shí)，系統(tǒng)220kV 實(shí)際電壓為235kV，則系統(tǒng)側(cè)二次電壓為61.67V，按照同期裝置內(nèi)設(shè)定值以及對(duì)壓差設(shè)定不大于3%的要求，此時(shí)機(jī)端電壓在106～109.5V 之間允許并網(wǎng)，對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓一次側(cè)電壓范圍為21.2～21.9kV，則主變高壓側(cè)一次電壓范圍為256.52～264.99kV，則主變高壓側(cè)與220kV 系統(tǒng)母線電壓差最小為21.52kV，在并網(wǎng)時(shí)必然造成較大沖擊。根據(jù)歷史曲線查詢結(jié)果，并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓為19.5kV，主變高壓側(cè)電壓為235.95kV。機(jī)組并網(wǎng)后由于沖擊電流的作用，立即輸出無功，由于與系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的電壓差距較大，故發(fā)電機(jī)大量輸出無功功率滿足系統(tǒng)的需求。

按照定值單定值進(jìn)行核算，以系統(tǒng)220kV 實(shí)際電壓為235kV，則機(jī)端電壓允許并網(wǎng)的二次電壓范圍為97.35～100.57V，對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓一次側(cè)電壓范圍為19.52～20.1kV，則主變高壓側(cè)一次電壓范圍為236.19～243.4kV，則主變高壓側(cè)與220kV系統(tǒng)母線電壓差最小為1.9kV，此時(shí)并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)或變壓器的沖擊影響較小。該電廠#2 機(jī)組同期裝置內(nèi)設(shè)定值與定值單保持一致，并網(wǎng)時(shí)機(jī)端電壓為19.568kV，有功功率4.2MW，無功功率39Mvar，無功功率的沖擊大大減小。

查閱電廠接入系統(tǒng)側(cè)220kV 母線運(yùn)行電壓長(zhǎng)期保持在235～236kV，則系統(tǒng)側(cè)二次電壓為61.67～61.93V。根據(jù)整定計(jì)算算法，當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在19.42 ～19.51kV 時(shí)主變高壓側(cè)電壓為 234.98 ～236.07kV，能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)無沖擊或微小沖擊。因此，按照分析和核算結(jié)果，推薦該廠同期整定定值見表3。

表3 同期裝置推薦整定定值表

根據(jù)上述分析，按照表4所示定值進(jìn)行整定同期裝置，在并網(wǎng)時(shí)刻產(chǎn)生的無功功率沖擊將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于39Mvar，基本實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)無沖擊現(xiàn)象。

3 結(jié)論

根據(jù)以上分析結(jié)果得出，該電廠產(chǎn)生發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)無功功率增大、機(jī)端電壓偏高現(xiàn)象可能導(dǎo)致勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)出異常告警，其根本原因是同期裝置中參數(shù)設(shè)定與定值單要求不一致。

從該事例分析可以看出，同期裝置的參數(shù)至關(guān)重要，必須確保整定可靠，同時(shí)執(zhí)行定值過程必須嚴(yán)格把關(guān)，以滿足各種工況下同期并列的可靠性，減少對(duì)發(fā)電機(jī)、變壓器等主要設(shè)備的沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行壽命。

[1] 李翔.發(fā)電機(jī)并網(wǎng)無功沖擊大原因分析及對(duì)策[J].電源技術(shù)應(yīng)用,2013(10): 240-241.

[2] 任德寧.發(fā)電機(jī)同期系統(tǒng)參數(shù)不匹配造成并網(wǎng)沖擊的分析[J].寧夏電力,2009(S): 40-43.

[3] 陳靈峰.楊文道,龔劍超.桐柏一號(hào)機(jī)并網(wǎng)瞬間機(jī)端電壓偏高異?，F(xiàn)象分析及處理[J].華東電力,2009,37(7): 57-59.

[4] 張鵬,楊平,王蘊(yùn)敏,等.同期系統(tǒng)整定問題分析[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù),2010,28(5): 27-29.

[5] 劉佩芬.大型同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)準(zhǔn)同期[J].西北電力技術(shù),2004(1): 37-39.