超超臨界發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)流程及影響因素分析

林烈文

（深能合和電力（河源）有限公司，廣東 河源 517000）

0 引言

河源電廠采用哈爾濱汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的QFSN4-600-2三相同步汽輪發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)額定容量為666.667MVA，額定功率因數(shù)為0.9，最大連續(xù)輸出功率為654MW。發(fā)電機(jī)組啟動過程中經(jīng)常會涉及到并網(wǎng)操作，所謂并網(wǎng)即斷路器聯(lián)接兩側(cè)電源的合閘操作，一般火電發(fā)電機(jī)組采用自動準(zhǔn)同期的并網(wǎng)方式。河源電廠同期裝置采用深圳市智能設(shè)備開發(fā)有限公司開發(fā)的SID-2C系列微機(jī)同期控制器。本文通過分析并網(wǎng)邏輯及影響并網(wǎng)的各類因素，為生產(chǎn)技術(shù)人員在實(shí)際工作中提供參考。

1 河源電廠發(fā)變組自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)的工作流程

自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)操作流程為：汽輪機(jī)組達(dá)到3000轉(zhuǎn)定速、定子出線電壓滿足并網(wǎng)要求，DEH發(fā)出“自動同期允許”指令，通過機(jī)組DCS“投同期”操作使SID-2C同期裝置上電后啟動同期進(jìn)行并網(wǎng)。同期裝置在運(yùn)行時應(yīng)先上電，通過DCS同期操作界面按“投同期”，DCS同期合閘模塊發(fā)出脈沖信號，其繼電器常開接點(diǎn)受電閉合，從而使同期裝置直流電源接通完成上電[1]。在同期裝置無報(bào)警且滿足并網(wǎng)條件時DCS同期操作界面按“啟同期”操作，同期裝置啟動同期，在條件滿足且相角為零時同期裝置的JK4 MOSFET合閘繼電器動作發(fā)送合閘信號至發(fā)變組保護(hù)C屏斷路器操作箱CJX-21進(jìn)行合閘。而DCS是否能夠發(fā)出啟動同期指令必須滿足以下條件：①220kV斷路器跳閘狀態(tài)；②有自動同期允許指令（AUTO SYNC MODE）即DEH同期允許；③無同期裝置報(bào)警。DCS同期操作界面見圖1，發(fā)電機(jī)組同期合閘流程圖見圖2。

圖1 DCS 同期操作界面

圖2 發(fā)電機(jī)組同期合閘流程圖

2 影響發(fā)電機(jī)自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)的因素

2.1 同期裝置異常

同期裝置是機(jī)組實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)操作的必要設(shè)備，如果同期裝置故障將導(dǎo)致并網(wǎng)無法實(shí)現(xiàn)，同期裝置工作方式有自動準(zhǔn)同期（DTK）及手動準(zhǔn)同期（STK）兩種方式，其中DTK方式是機(jī)組正常并網(wǎng)方式[2]。以下幾種情況可能造成同期裝置異常：①條件不滿足，DEH自動同期允許指令無法發(fā)出。②無220kV斷路器分閘信號。③同期裝置失電，鍋爐PC直流屏至同期屏電源空開跳開或同期屏直流輸入接線松動。④同期裝置報(bào)警，包括同步表故障、電壓、頻率等信號異常。⑤DTK把手未切換至自動或STK把手切至手動。⑥MOS繼電器故障，表示合閘的MOSFET繼電器不受控。⑦待并側(cè)低壓閉鎖，待并側(cè)電壓低于閉鎖電壓時引起控制器閉鎖。⑧系統(tǒng)側(cè)低壓閉鎖，系統(tǒng)側(cè)電壓低于閉鎖電壓時引起控制器閉鎖。

2.2 同期裝置輸入的并網(wǎng)電壓量異常

同期裝置取的電壓量有（編號以河源電廠#1機(jī)組為例）：待并側(cè)電壓、系統(tǒng)側(cè)電壓。

（1）待并側(cè)電壓：引自發(fā)電機(jī)變送器屏。該電壓為發(fā)電機(jī)變高側(cè)TV4 A相電壓，引接至同期屏，作為同期裝置的待并側(cè)交流電壓輸入，對應(yīng)端子線編號A641＇-N6001（#1機(jī)），TV4設(shè)端子箱在升壓站內(nèi)，箱內(nèi)裝有TV4二次電壓輸出空開4ZKK、5ZKK、6ZKK、7ZKK、8ZKK、9ZKK，為保護(hù)AB屏、同期、測量等用，1ZKK、2ZKK、3ZKK為關(guān)口計(jì)量用，單獨(dú)設(shè)有關(guān)口計(jì)量箱。4ZKK為A641＇線纜輸入空開。

（2）系統(tǒng)側(cè)電壓：引自發(fā)變組保護(hù)C屏220kV母線電壓切換箱（CJX-21操作箱）。河源電廠220kV采用雙母線接線方式，每條母線設(shè)一組PT，共兩個母線PT，因此在發(fā)變組保護(hù)C屏內(nèi)設(shè)置有母線電壓切換箱，每個PT輸出一組電壓信號至斷路器失靈屏、#1/#2發(fā)變組保護(hù)C屏、母線保護(hù)A/B屏、220kV線路保護(hù)A/B屏。#1機(jī)組發(fā)變組保護(hù)C屏母線電壓切換器兩組電壓輸入信號分別取自母線PT1/2的TVa＇TVb＇TVc＇，二次輸出空開在220kV升壓站內(nèi)的PT1/2端子箱內(nèi)編號為4MCB、5MCB、6MCB，線纜編號為A6301（A6401）、B6301(B6401)、C6301（C6401）。#2機(jī)組發(fā)變組保護(hù)C屏母線電壓切換器兩組電壓輸入信號分別取自母線PT1/2的TVa＇＇TVb＇＇TVc＇＇，二次輸出空開在220kV升壓站內(nèi)的PT1/2端子箱內(nèi)編號為7MCB、8MCB、9MCB，線纜編號為A63011（A64011）、B63011（B64011）、C63011（C64011）。I/II母電壓切換繼電器根據(jù)發(fā)變組1G2G刀閘位置狀態(tài)輸出切換電壓。發(fā)變組保護(hù)C屏切換箱輸出的交流電壓經(jīng)A720-N6000線纜接線至同期屏作為系統(tǒng)側(cè)電壓輸入量。

通過以上分析，造成同期裝置輸入電壓量異常的因素有：①變高側(cè)TV4故障、損壞；②變高側(cè)TV4 A相二次電壓輸出空開4ZKK跳開；③母線PT1或PT2故障、損壞；④母線PT至同期裝置二次空開跳開。⑤待并側(cè)電壓或系統(tǒng)側(cè)電壓二次回路接線松動；⑥發(fā)變組保護(hù)C屏電壓切換繼電器故障；⑦發(fā)變組出口刀閘1G/2G位置信號異常，電壓切換繼電器無法正常動作；⑧I/II母切換電源消失，發(fā)變組保護(hù)C屏后切換電源91K空開未合或電源接線斷線。

因此，不論是待并側(cè)電壓還是系統(tǒng)側(cè)電壓出現(xiàn)異常或者是測壓設(shè)備故障均會造成同期裝置無法正常并網(wǎng)，出現(xiàn)電壓異常應(yīng)逐一排查變高側(cè)PT端子箱、220kV母線PT端子箱、發(fā)變組C屏電壓切換箱、同期屏相關(guān)二次空開及接線等。

2.3 220kV斷路器遠(yuǎn)方同期合閘指令條件不滿足

在同期并網(wǎng)的工作流程分析里我們知道220kV斷路器遠(yuǎn)方同期合閘指令條件滿足是同期并網(wǎng)的必要條件，如果該條件不成立則無法實(shí)現(xiàn)同期并網(wǎng)[3]。以下任一條件不滿足均無法發(fā)出同期合閘指令：

（1）220kV斷路器SF6低氣壓報(bào)警，氣壓低于0.64MPa報(bào)警，檢查斷路器本體是否泄露，聯(lián)系檢修補(bǔ)氣處理。

（2）220kV斷路器SF6低氣壓閉鎖，氣壓低于0.61MPa閉鎖，檢查斷路器本體是否泄露，聯(lián)系檢修補(bǔ)氣處理。

（3）220kV斷路器彈簧未儲能報(bào)警，彈簧儲能回路斷線或儲能電機(jī)故障。

（4）220kV斷路器儲能電機(jī)交流電源消失，檢查交流電源是否正常。

（5）220kV斷路器第一組控制回路斷線，通過TWJ3、HWJ1繼電器監(jiān)視斷路器第一組操作回路，一旦控制回路斷線，則TWJ3、HWJ1相應(yīng)接點(diǎn)動作發(fā)出第一組控制回路斷線信號。

（6）220kV斷路器第二組控制回路斷線，通過TWJ3、HWJ1繼電器監(jiān)視斷路器第二組操作回路，一旦控制回路斷線，則TWJ3、HWJ4相應(yīng)接點(diǎn)動作發(fā)出第二組控制回路斷線信號。

（7）220kV斷路器第一組電源斷線，斷路器控制電源取自發(fā)變組保護(hù)C屏斷路器操作箱直流電源一，輸入空開為4K1，通過3JJ繼電器監(jiān)視斷路器第一組直流電源，電源一失去則3JJ相應(yīng)接點(diǎn)動作發(fā)出第一組電源斷線報(bào)警。

（8）220kV斷路器第二組電源斷線，斷路器控制電源取自發(fā)變組保護(hù)C屏斷路器操作箱直流電源二，輸入空開為4K2，通過4JJ繼電器監(jiān)視斷路器第二組直流電源，電源一失去則3JJ相應(yīng)接點(diǎn)動作發(fā)出第二組電源斷線報(bào)警。

（9）無220kV斷路器跳閘狀態(tài)，檢查斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)X03/9、X03/10至DCS信號接線端子是否松動等。

（10）220kV斷路器不在遠(yuǎn)方狀態(tài)，檢查斷路器位置切換把手狀態(tài)，如在手動則切回遠(yuǎn)方，檢查斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)X03/77、X03/78至DCS信號接線端子是否松動等。

（11）220kV 1G/2G隔離刀閘均在分位。

（12）發(fā)電機(jī)A-B線電壓低于18kV或者高于22kV。

（13）發(fā)變組保護(hù)動作。

（14）勵磁系統(tǒng)異常。

3 典型案例

（1）2009年河源電廠#1機(jī)組在6月17日早晨并網(wǎng)時，同期裝置發(fā)出脈沖后來斷路器未合顯示，操作期間DCS、NCS畫面無告警信息，檢查#1勵磁調(diào)節(jié)器、整流柜本體及顯示控制面板，均正常，在#1機(jī)組繼電保護(hù)小室，將同期裝置上電重啟后正常無異常告警，裝置在同期點(diǎn)準(zhǔn)確發(fā)出合閘令，斷路器依然未能合閘判斷SID-2CM同期裝置本身無故障，后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)#1機(jī)組DCS Y0ADC01GS001C02模塊組態(tài)畫面，其中有一條勵磁系統(tǒng)異常閉鎖了DCS發(fā)出同期合閘指令，此異常為#1機(jī)組勵磁系統(tǒng)交流控制電源消失告警（#1機(jī)組運(yùn)行時缺陷，需廠家來更換勵磁控制電源主板），在將熱控來DCS線纜臨時短接后#1機(jī)組成功并網(wǎng)。

（2）2016年11月11號河源電廠#2機(jī)組準(zhǔn)備并網(wǎng)時，DCS來發(fā)變組保護(hù)A屏TV斷線報(bào)警，就地檢查保護(hù)A屏柜后空開均合上，復(fù)位后TV斷線報(bào)警依然在，經(jīng)排查后發(fā)現(xiàn)升壓站內(nèi)#2機(jī)組220kV出口斷路器端子箱內(nèi)A相電壓小空開4ZKK跳開，合上后保護(hù)報(bào)警復(fù)位機(jī)組順利并網(wǎng)[4]。

4 結(jié)論

通過以上分析，我們知道影響機(jī)組并網(wǎng)的因素很多，有熱控邏輯因素、電氣量因素、電氣回路接線以及設(shè)備因素等等，在實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)爭取分析各種異常工況，及時發(fā)現(xiàn)問題并處理，確保發(fā)電機(jī)組順利并網(wǎng)。