對(duì)工廠小型發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電中選擇同期電壓調(diào)試方法的研究

吳健+楊紅

【摘 要】冶金，化工等行業(yè)的工廠中一般都有利用余熱發(fā)電的小型發(fā)電機(jī)組，既使能源得到充分利用，又能節(jié)約電費(fèi)，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益，所以，很多的工廠都有6kV，10kV的小型發(fā)電機(jī)組。對(duì)安裝單位來(lái)說(shuō)，對(duì)工廠小型發(fā)電機(jī)組進(jìn)行安裝，檢修，調(diào)試，并網(wǎng)的工作就必不可少，因此，結(jié)合我6年的電氣調(diào)試工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)工廠小型發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電中選擇同期電壓調(diào)試方法進(jìn)行研究分析。

【關(guān)鍵詞】小型發(fā)電機(jī)組；并網(wǎng)發(fā)電；同期電壓；調(diào)試

1.背景

我公司在本省的工業(yè)安裝市場(chǎng)上長(zhǎng)期占有較高的市場(chǎng)份額，企業(yè)知名度較高，在平時(shí)的工作中大量接觸小型發(fā)電機(jī)組。在對(duì)小型發(fā)電機(jī)組的進(jìn)行電氣調(diào)試試驗(yàn)時(shí)，除了常規(guī)的發(fā)電機(jī)直流電阻、絕緣電阻、交流耐壓、直流泄露以及過(guò)流保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)、定子接地保護(hù)等試驗(yàn)項(xiàng)目外，最為關(guān)鍵的一點(diǎn)是同期并網(wǎng)試驗(yàn)?？煽康倪x擇同期電壓是關(guān)乎發(fā)電機(jī)組能否安全并網(wǎng)發(fā)電的基礎(chǔ)保證。因此，調(diào)試人員必須對(duì)同期并網(wǎng)中選擇同期電壓的原理理解透徹，相關(guān)的校線核對(duì)工作必須仔細(xì)認(rèn)真。

2.同期并網(wǎng)的基本原理

同期并網(wǎng)的基本原理是用同期裝置對(duì)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電與市電進(jìn)行比較，然后通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)，勵(lì)磁機(jī)的控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電源頻率、電壓、相序、相位角與電網(wǎng)相同，即與電網(wǎng)同步（同期）后迅速合閘并網(wǎng)。

3.同期電壓的選擇

3.1 二次電壓接地系統(tǒng)

在晉寧云天化835項(xiàng)目，安寧草鋪煉油廠項(xiàng)目，安寧宏祥化工項(xiàng)目，楚雄滇中冶煉廠項(xiàng)目，曲靖協(xié)聯(lián)電廠項(xiàng)目，貴州赫章發(fā)電廠，貴州夜郎發(fā)電廠項(xiàng)目等的小型發(fā)電機(jī)組調(diào)試過(guò)程中，常見(jiàn)的發(fā)電機(jī)電壓PT柜的二次電壓接線方式為B點(diǎn)接地系統(tǒng)（發(fā)電機(jī)系統(tǒng)常用接線方式），高壓配電室內(nèi)的電壓PT柜的二次電壓為N點(diǎn)接地系統(tǒng)（常規(guī)配電室習(xí)慣接線方式）。因發(fā)電機(jī)PT柜與配電室電壓PT柜二次電壓接地方式不同，如何選取公共參考點(diǎn)作為同期電壓進(jìn)行判斷就成了調(diào)試檢查的重點(diǎn)。

3.2 為什么要選擇同期電壓

下面以其中一個(gè)110kV/10kV的變電所并自備一臺(tái)10kV發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電的實(shí)例進(jìn)行分析討論，變電所一次配電系統(tǒng)圖如下。110kV 1#PT柜G1、110kV 2#PT柜G2、10kV 1#PT柜H2、10kV 2#PT柜H6的二次電壓接線方式為N點(diǎn)接地系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)PT柜F1的二次電壓接線方式為B點(diǎn)接地系統(tǒng)。要求同期裝置在不同運(yùn)行情況下對(duì)H1、H3、H4、H7四個(gè)柜子均能實(shí)現(xiàn)同期合閘并網(wǎng)。

3.310kV并機(jī)柜H3同期并網(wǎng)時(shí)同期電壓選擇

當(dāng)兩路市電10kV母線分段運(yùn)行，發(fā)電機(jī)發(fā)電需要并網(wǎng)，則通過(guò)同期回路旋鈕選擇對(duì)H3柜進(jìn)行同期判斷。此時(shí)同期裝置對(duì)10kV 1#PT柜H2和10kV發(fā)電機(jī)PT柜F1的二次AB相線電壓進(jìn)行比較，因兩個(gè)系統(tǒng)的二次電壓接地方式不同，不能直接把兩個(gè)系統(tǒng)的B相直接短接（兩個(gè)系統(tǒng)的B相之間有電壓差，直接短接導(dǎo)致短路故障）作為同期電壓的公共參考點(diǎn)。通常采用100V/100V的單相變壓器對(duì)H2柜N點(diǎn)接地系統(tǒng)的二次AB相線電壓進(jìn)行隔離，隔離后B點(diǎn)接地，即可將兩個(gè)系統(tǒng)的二次電壓B相直接并接在一起作為同期電壓的公共參考點(diǎn)進(jìn)行同期判斷，接線方式見(jiàn)隔離變壓器接線圖。

3.410kV 1#進(jìn)線柜H1、10kV 2#進(jìn)線柜H7同期并網(wǎng)時(shí)同期電壓的選擇

當(dāng)10kV發(fā)電機(jī)已經(jīng)正常發(fā)電并和市電并網(wǎng)后穩(wěn)定運(yùn)行，如果發(fā)電機(jī)是和110kV 1#變壓器并網(wǎng)運(yùn)行，若此時(shí)進(jìn)線柜H1偷跳，排除故障后需同期合閘H1柜，則通過(guò)同期回路旋鈕選擇對(duì)H1柜進(jìn)行同期判斷。此時(shí)同期裝置對(duì)110kV 1#PT柜G1和10kV 1#PT柜H2的二次AB相線電壓進(jìn)行比較，兩個(gè)系統(tǒng)的二次電壓都是N點(diǎn)接地系統(tǒng)，但一次回路經(jīng)過(guò)接線組別為YNd11的110kV 1#變壓器變壓后，10kV側(cè)電壓超前110kV側(cè)電壓30°角。通常采用一個(gè)接線組別為YNd11，變比為100V/100V的三相轉(zhuǎn)角變壓器反接，對(duì)10kV 1#PT柜H2的二次電壓進(jìn)行角度調(diào)整，調(diào)整后的電壓滯后30°角，則恰好與110kV PT柜G1的二次電壓角度一致。即可將兩路二次電壓直接接入同期裝置進(jìn)行同期判斷，接線方式見(jiàn)轉(zhuǎn)角變壓器接線圖。經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)角變壓器調(diào)整后電壓矢量見(jiàn)角度調(diào)整矢量圖。

如果當(dāng)10kV 1#進(jìn)線柜H1斷開(kāi)，10kV 2#進(jìn)線柜H7合閘，10kV母聯(lián)柜H4合閘，10kV并機(jī)柜H3合閘，即10kV發(fā)電機(jī)已經(jīng)正常發(fā)電并和110kV 2#變壓器并網(wǎng)運(yùn)行。若此時(shí)進(jìn)線柜H7偷跳，排除故障后需同期合閘H7柜，操作方法和原理類同發(fā)電機(jī)和110kV 1#變壓器并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)同期合閘H1柜的情況。

3.510kV母聯(lián)柜H4同期并網(wǎng)時(shí)同期電壓的選擇

當(dāng)10kV 1#進(jìn)線柜H1斷開(kāi)，10kV 2#進(jìn)線柜H7合閘，10kV母聯(lián)柜H4合閘，10kV并機(jī)柜H3合閘，即10kV發(fā)電機(jī)已經(jīng)正常發(fā)電并和110kV 2#變壓器并網(wǎng)運(yùn)行。若此時(shí)母聯(lián)柜H4偷跳，排除故障后需同期合閘H4柜，則通過(guò)同期回路旋鈕選擇對(duì)H4柜進(jìn)行同期判斷。此時(shí)同期裝置對(duì)10kV 1#PT柜H2和10kV 2#PT柜H6的二次AB相線電壓進(jìn)行比較，因兩個(gè)系統(tǒng)的二次電壓接地方式均為N點(diǎn)接地系統(tǒng)，且相互之間無(wú)角度差，則直接短接兩個(gè)系統(tǒng)的B相作為同期電壓的公共參考點(diǎn)，兩路二次電壓直接接入同期裝置進(jìn)行同期判斷即可，接線方式見(jiàn)直接同期比較接線圖。

4.同期電壓回路檢查

理順?biāo)型陔妷夯芈泛髲碾妷阂淮蜗到y(tǒng)至電壓二次系統(tǒng)進(jìn)行逐一核查，核對(duì)一次側(cè)與二次側(cè)相序一致，檢查所有電壓互感器的變比和極性是否正確。 對(duì)電壓一次回路，二次回路，隔離回路，轉(zhuǎn)角回路，同期回路等全面檢查確認(rèn)無(wú)誤。

5.倒送電檢查

所有線路檢查完畢，同期系統(tǒng)調(diào)試完成后，進(jìn)一步采用倒送電操作再次對(duì)同期并網(wǎng)正確性進(jìn)行復(fù)核。倒送電操作方式舉例如下：

比如斷開(kāi)發(fā)電機(jī)本體與發(fā)電機(jī)PT柜F1之間一次回路的物理連接（防止對(duì)發(fā)電機(jī)本體倒送電，使發(fā)電機(jī)變成電動(dòng)機(jī)從而造成損壞），然后對(duì)10kV并機(jī)柜H3合閘，市電倒送至10kV發(fā)電機(jī)PT柜F1，此時(shí)10kV 1#PT柜H2和10kV發(fā)電機(jī)PT柜F1的一次側(cè)電壓為同一個(gè)電源，則理論上二次電壓應(yīng)該同期，檢查同期裝置是否指示在同期位置，如果在同期位置則說(shuō)明此選擇同期電壓回路是完全正確的。其它選擇同期電壓回路的倒送電檢查方法類同。

6.核相

以上所有工作檢查完畢后，還需用10kV高壓核相器對(duì)系統(tǒng)側(cè)和待并側(cè)的一次電壓進(jìn)行核相，核對(duì)在同期裝置判斷同期并發(fā)出同期合閘命令的一瞬間，系統(tǒng)側(cè)和待并側(cè)的電壓三相分別同相（電壓同步），才能正式同期合閘并網(wǎng)。

7.結(jié)語(yǔ)

發(fā)電機(jī)同期并網(wǎng)發(fā)電控制是一個(gè)較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，一般都有一個(gè)專門的控制室擺放多臺(tái)控制屏進(jìn)行全面的控制和保護(hù)。此文只是針對(duì)同期并網(wǎng)中最為關(guān)鍵的同期電壓選擇進(jìn)行了研究分析，給進(jìn)行工廠小型發(fā)電機(jī)組同期并網(wǎng)調(diào)試的同仁們提供一個(gè)相互學(xué)習(xí)借鑒的參考。

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