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(chǎng)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(wú)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(wú)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(kāi)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(kāi)關(guān)壽命,逐漸降低開(kāi)關(guān)觸頭斷開(kāi)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(wú)功功率偏大的原因,采取正確的措施是保證電廠(chǎng)設(shè)備安全運(yùn)行的需要。
電廠(chǎng)機(jī)組采取典型發(fā)電機(jī)-變壓器組單元機(jī)組接線(xiàn)方式,主變選用三相雙繞組強(qiáng)油風(fēng)冷無(wú)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(xiàn)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(xiàn)圖如圖1所示。
圖1中,發(fā)電機(jī)組通過(guò)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(chǎng)一次系統(tǒng)接線(xiàn)圖
表1 并列點(diǎn)電壓互感器配置表
機(jī)組并網(wǎng)時(shí),有功負(fù)荷約6.9MW,無(wú)功功率最高達(dá)222MVar,機(jī)端電壓峰值達(dá)21.32kV。
在發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)時(shí),機(jī)端電壓峰值達(dá)21.32kV,無(wú)功功率達(dá)222Mvar 運(yùn)行。經(jīng)過(guò)分析判斷是發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生無(wú)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(wú)功沖擊”,主要表現(xiàn)為:機(jī)組并網(wǎng)帶大無(wú)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(wú)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(wú)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(mǎn)足式(1)和式(2)的要求。
查閱該廠(chǎng)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(mǎn)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(xiàn)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(xiàn)查詢(xún)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(wú)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(wú)功功率滿(mǎn)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(xiàn)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(chǎng)#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(wú)功功率39Mvar,無(wú)功功率的沖擊大大減小。
查閱電廠(chǎng)接入系統(tǒng)側(cè)220kV 母線(xiàn)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(wú)沖擊或微小沖擊。因此,按照分析和核算結(jié)果,推薦該廠(chǎng)同期整定定值見(jiàn)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(wú)功功率沖擊將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于39Mvar,基本實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)無(wú)沖擊現(xiàn)象。
根據(jù)以上分析結(jié)果得出,該電廠(chǎng)產(chǎn)生發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)無(wú)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(guò)程必須嚴(yán)格把關(guān),以滿(mǎn)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(wú)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(wèn)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.