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    • 某火电厂6号发电机组非同期并网原因分析

        摘    要:

        分析某火电厂6号发电机组同期系统改造后并网冲击电流大的原因,对同期装置定值进行修改,二次回路加以改进,解决了非同期并网的问题。

        同步发电机并网对于系统和发电机来说都是一个非常重要的操作,并网过程中要尽量减小并网冲击电流,避免较大的冲击电流对发电机和系统造成不良影响,要达到这样的效果,并网过程中就要求同期点两侧的电压要达到同步,当判定条件(频率、相角、幅值)任何一项偏差较大时都可能造成非同期并网,造成系统和机组的不稳定,影响电气设备的使用寿命。实际工程应用中发电机组并网采用的是差频并网,即发电机电压和系统电压存在一定的频率差。目前发电机组的并网过程一般都是通过同期系统控制实现的,由此可见同期系统在电力系统中的重要作用,所以为了电气设备的安全运行必须确保同期系统回路正确定值合理。

        1 6号发电机组同期系统接线情况及产生冲击电流的过程

        某电厂为两台300MW燃煤发电机组,6号机组同期装置为南京南瑞自动控制有限公司生产的SJ-2D型自动准同期装备。发电机机端电压20kV经主变压器升压至330kV,再通过主变高压侧开关与330kV系统连接。取发电机机端电压和330kV母线电压做为同期判定电压。发电机出口电压取Ua、Uc,即发电机出口第二组电压互感器A6223和C6223做为待并侧电压,330kV母线电压取I母、II母母线切换后电压,即Sa740、N600做为系统侧电压。

        由于主变的接线方式导致发电机机端电压与系统电压存在30°角差。所以同期系统中发电机电压取Uac,变比,电压为100V,母线电压取Sa740,变比,电压也为100V。当发电机侧电压与系统侧电压达到同期并网的要求时,同期装置发出合闸指令,完成发电机同期并网。

        2014年10月电厂对330kV系统进行了改造,同时6号机进行检修。改造完成后6号机组进行了短路试验、空载试验以及假同期试验,试验结束后进行发电机同期并网操作,并网时引起电网有功、无功波动,并网瞬间发电机有明显的“嗡嗡”声,同时机组故障录波器启动。

        2 原因排查与分析及改进方案、验证方法

        2.1 原因排查

        分析故障录波器录波文件,发现机组并网瞬间发电机电流有明显变化,三相电流幅值增加明显,电压波形有明显畸变,由此判断本次故障是一起发电机非同期并网事故。

        检查同期装置定值:△f(频差)±0.2Hz,△Uhi(压差高限)0V,△Ulo(压差低限)-11V,合闸闭锁角度10°,△φ(相角差补偿)30°,Tf(调速周期)7S,Kpf(调速比例因子)40,TV(调压周期)5S,Kpv(调压比例因子)20,导前时间160ms。除“相角差补偿”外其他定值均符合要求。因为6号机用于同期的系统侧电压为Sa740(A相),发电机侧电压为Uac(A、C相),这种接线方式可补偿机端电压与系统电压存在的30°角差。所以二次电压不存在转角差,相角差补偿应设置为0°。

        同期系统二次回路检查,检查中发现发电机电压为A、C相,系统侧电压在PT就地端子箱处接的是C相,系统侧电压接线与设计图纸不符。这种情况下会造成系统侧电压超前发电机电压120°,从而造成发电机非同期并网。

        2.2 原因分析

        由于主变压器的接线方式,同期点两侧的电压存在30°角差。系统侧滞后发电机侧30°,如果发电机侧电压取Uac、系统侧电压取Sa740,发电机与系统侧电压相位差为0°。如发电机侧电压取Uac、系统侧电压取Sc740,则发电机电压滞后系统侧电压120°。同期装置中相角差补偿为30°,使系统侧电压在原来的角度上滞后了30°,即系统侧电压超前发电机电压90°。当引入同期装置的发电机二次电压和系统侧二次电压满足同期装置要求时,实际发电机一次电压与系统侧一次电压存在90°相角差,所以发电机非同期并网。

        2.3 改进方案及验证方法

        按照设计图纸修改错误的二次接线,将发电机侧电压A、C相,系统侧电压A相引至同期装置;修改同期装置中相角差补偿为0°,修改后启动同期装置,当发电机二次电压Uac与系统侧二次电压UC的相角差为0°时,一次电压同相位。实现发电机同期并网;进行发电机带330kV母线零起升压试验,验证同期系统的正确性。腾空330kV I母,将所有开关倒闸至330kV II母,断开母联开关,合3306开关、33061隔离刀闸。发电机零起升压至额定电压,此时发电机与330kV系统为同一电源,投入同期装置,同步表指示为12点钟方向,即发电机电压和系统侧电压同步,相角差为0°。经过以上改进方法和发电机带母线零起升压试验后,发电机再次并网时有功、无功未发生摆动,系统电压正常,保证了发电机和系统的安全、稳定运行。

        3 发电机同期系统改造应注意的问题

        对于新建、大修机组同期系统的试验项目在电力生产二十五项反措中有明确的规定,要求对同期装置进行校验,对同期系统回路进行细致的传动。进行假同期试验核查增、减磁以及增、减速回路的正确。进行发电机同期系统定相试验,利用发电机-变压器组带空载母线升压试验检查同期用电压互感器的极性,对同期点两侧二次电压定相。火力发电建设工程调试技术规范中也有相同的规定。

        由于进行发电机-变压器组带空载母线升压试验需要腾空一条母线,进行大量的倒闸操作并做很多的临时措施,所以在同期系统改造后很多电厂很少进行发电机-变压器组带空载母线升压试验,忽略了进行发电机-变压器组带空载母线升压试验的重要性,认为假同期试验就可验证同期系统二次回路的正确性。这样的认识是不正确的,因为同期装置只能比较同期点两侧的相角差,不能检测两侧的相序。比如当发电机侧取A相电压、系统侧取B相电压时,由于同期点两侧是两个系统,同期装置总能找到相角差为0°的时刻,而实际此时发电机侧与系统侧存在120°的相角差,此时并网相当于并网点三相短路故障。

        而发电机-变压器组带空载母线升压试验可很好地验证同期点两侧电压的正确性,当发电机-变压器组带空载母线升压时,母线电压由发电机提供,同期点两侧为同一电源,此时两侧电压同源不存在相角差,当同期点两侧一次电压同步时,同步表必定指向0点,即二次电压相角差为0°,如二次电压不是0°则证明二次电压接线错误。鉴于发电机一变压器组带空载母线升压试验的重要性,新建工程中或者同期系统改造后,必须进行发电机一变压器组带空载母线升压试验,在发电机和系统电压同源的情况下验证同期系统回路的正确性,避免因同期系统二次回路接线错误引起发电机非同期并网。

        4 结语

        同期系统是发电厂的一个重要环节,如出现问题将会导致严重的后果,所以继电保护人员要熟悉同期并网的原理,以及相关试验的目的和方法,在新建机组期间和同期系统改造后要严格按照相关规程进行试验,不得漏项,应进行全面的试验,保证同期回路的正确,和定值的合理,避免引起非同期事故。

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