摘 要：電力系統(tǒng)對水電站同期并網(wǎng)有嚴(yán)格的要求，在調(diào)度令下達(dá)后要求在幾分鐘之內(nèi)要并上網(wǎng)且?guī)县?fù)荷。同時實現(xiàn)快速并網(wǎng)對滿足系統(tǒng)負(fù)荷供需平衡及減少機(jī)組空轉(zhuǎn)能耗有重要意義。同期系統(tǒng)的正常運行對水電站運行有重要的作用，水電站的初次投運、同期系統(tǒng)故障、電氣檢修后都要對同期系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，本文對同期系統(tǒng)的原理和正常調(diào)試及簡單調(diào)試方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：同期系統(tǒng) 傳統(tǒng)試驗 簡化試驗

中圖分類號：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（c）-0116-01

1 同期裝置的基本原理

同期裝置是水電站的二次設(shè)備中極為重要的一個部分，它的工作正確與否直接決定了發(fā)電機(jī)能否安全快速的并入系統(tǒng)，所以在機(jī)組啟動或檢修后對同期裝置的試驗顯得極為重要。同期的方式有兩種，一般分為差頻并網(wǎng)和同頻并網(wǎng)。所謂差頻并網(wǎng)：按準(zhǔn)同期條件并網(wǎng)時需實現(xiàn)并列點兩側(cè)的電壓相近、頻率相近在相角差為0度時完成并網(wǎng)操作。發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并網(wǎng)和已解列兩系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線并網(wǎng)都屬差頻并網(wǎng)。而線路側(cè)斷路器并網(wǎng)一般是同頻并網(wǎng)，所謂同頻并網(wǎng)：未解列兩系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線并網(wǎng)屬同頻并網(wǎng)（或合環(huán)）。這是因并列點兩側(cè)頻率相同，但兩側(cè)會出現(xiàn)一個功角δ，δ的值與聯(lián)接并列點兩側(cè)系統(tǒng)其它聯(lián)絡(luò)線的電抗及傳送的有功功率成比例。這種情況的并網(wǎng)條件應(yīng)是當(dāng)并列點斷路器兩側(cè)的壓差及功角在給定范圍內(nèi)時即可實施并網(wǎng)操作。并網(wǎng)瞬間并列點斷路器兩側(cè)的功角立即消失，系統(tǒng)潮流將重新分布。因此，同頻并網(wǎng)的允許功角整定值取決于系統(tǒng)潮流重新分布后不致引起新投入線路的繼電保護(hù)誤動，或?qū)е虏⒘悬c兩側(cè)系統(tǒng)失步。

準(zhǔn)同期的三個條件是壓差、頻差在允許值范圍內(nèi)時應(yīng)在相角差為零時完成并網(wǎng)。壓差和頻差的存在將導(dǎo)致并網(wǎng)瞬間并列點兩側(cè)會出現(xiàn)一定無功功率和有功功率的交換，不論是發(fā)電機(jī)對系統(tǒng)，或系統(tǒng)對系統(tǒng)并網(wǎng)對這種功率交換都有相當(dāng)承受力。因此，并網(wǎng)過程中為了實現(xiàn)快速并網(wǎng)，不必對壓差和頻差的整定值限制太嚴(yán)，以免影響并網(wǎng)速度。但發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時角差的存在將會導(dǎo)致機(jī)組的損傷，甚至?xí)T發(fā)后果更為嚴(yán)重的次同步諧振（扭振）。因此一個好的同期裝置應(yīng)確保在相差為零時完成并網(wǎng)。

2 國內(nèi)水電站同期系統(tǒng)的現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)水電站的自動化程度參差不齊，基本上的規(guī)律是越是后面建的水電站，自動化程度越高。同期設(shè)備的工作原理及試驗方法，從發(fā)展的階段和現(xiàn)存的設(shè)備來分有四種：第一種是最簡單的三燈法，就是在系統(tǒng)側(cè)和待并側(cè)的三相中接入三個燈泡，以三個燈亮滅的速度來判斷兩側(cè)的頻差，在三燈同時滅的時候手動迅速合上發(fā)電機(jī)出口斷路器?，F(xiàn)在還廣泛用于400 V小水輪機(jī)組上，其優(yōu)點是成本低，檢修更換方便，但對操作人員的操作技巧要求高；第二種是同步表法，應(yīng)用于大部分水電站或已經(jīng)有微機(jī)同期裝置水電站的備用手動同期系統(tǒng)中，其使用方法是觀察同步表的壓差指針和頻差指針，手動調(diào)整發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和勵磁電流，壓差和頻差都平衡后，在角差指針指到零時，合上發(fā)電機(jī)出口斷路器，完成并網(wǎng)；第三種是晶體管同期裝置，國內(nèi)代表作是ZZQ5，但是由于電子元件壽命的原因，大部分用此種同期裝置的電站如果沒有更換成微機(jī)同期裝置的話，就基本在使用手動用同期表并網(wǎng)了，第四種是微機(jī)同期裝置，經(jīng)過十多年的發(fā)展，單片機(jī)在同期裝置中的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒?，其自動化程度高，穩(wěn)定可靠，已經(jīng)是現(xiàn)在的主流。

3 同期系統(tǒng)的現(xiàn)場簡化調(diào)試方法

在機(jī)組大修、同期回路檢修、電氣檢修、或一些小水電站投產(chǎn)的時候，由于條件所限，現(xiàn)場沒有繼保儀、示波器等設(shè)備，而檢修后不對同期系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試而導(dǎo)致惡性事故的情況已經(jīng)有了先例，在江西一個水電站，由于母線電壓互感器燒壞，檢修人員對其進(jìn)行了更換，那是一種羊角式電壓互感器，其首端和末端外觀上是一樣的，檢修人員未能對其進(jìn)行區(qū)分，結(jié)果裝反了，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)非同期合閘，差動保護(hù)動作。筆者通過十幾年的調(diào)試經(jīng)驗，總結(jié)了在現(xiàn)場只用相序表和萬用表這兩樣最基本最常見的設(shè)備對同期系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，在多個水電站交接試驗和檢修調(diào)試中未出現(xiàn)任何安全事故，實踐證明此方法 適用于所有的同期裝置，其方法步驟如下。

（1）檢查一次系統(tǒng)是否正確和相序是否正確，發(fā)電機(jī)一次系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)本體通過電纜或共箱母線接到高壓柜10 kV母線上，其通常會出現(xiàn)的錯誤有發(fā)電機(jī)廠家出線柱標(biāo)錯相位指示、電纜或共箱母線相序接錯，電壓互感器相序接錯，其檢查方法是合上發(fā)電機(jī)出口斷路器，開啟發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動后，由于轉(zhuǎn)子在出廠和交接試驗中會有一定的剩磁，所以發(fā)電機(jī)出口會產(chǎn)生幾十伏到一百多伏的殘壓，如果沒有殘壓，側(cè)可以停下機(jī)組，用直流焊機(jī)對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子充磁五分鐘，在用萬用表測量到電壓后，分別檢查發(fā)電機(jī)出口及發(fā)電機(jī)出口母線上和電壓互感器接線處的三相電壓是否平衡，相序是否是正序，如果不是，哪就要檢查接線是否正確了。對于主變的接線，除了目測外，最主要的是通過二次回路檢查法了。

（2）二次回路的檢查：二次回路的錯誤一般是接錯線，或者是一次回路錯了，二次回路跟著就錯了。通常的試驗方法是合上發(fā)電機(jī)出口斷路器和主變高壓側(cè)斷路器，利用發(fā)電機(jī)升壓，帶起發(fā)電機(jī)出口電壓互感器、發(fā)電機(jī)母線電壓互感器、主變高壓側(cè)電壓互感器，用相序表測量相序應(yīng)該都是正序；在同期裝置的端子上，用萬用表測量系統(tǒng)側(cè)和待并側(cè)的各相電壓之差，對于發(fā)電機(jī)出口同期點，其測量的是發(fā)電機(jī)出口電壓和發(fā)電機(jī)母線電壓，同相之間的電壓差應(yīng)該為零（由于電壓互感器有個變比誤差，其結(jié)果可能不為零，可能在零點幾到一兩伏之間），不同相之間的電壓一般為線電壓100 V左右，而對于主變高壓側(cè)同期點，由于主變壓器接線組別的原因，它和發(fā)電機(jī)出口同期點不一樣，主變壓器的接線主組別一般是YD-11所以，測量主變高壓側(cè)電壓互感器二次側(cè)和發(fā)電機(jī)母線電壓互感器二次側(cè)電壓差的時候，其同相之間的電壓差一般在40 V左右，而異相的電壓差一般會在130 V左右。

（3）同期裝置檢驗：通過一次回路檢查，二次回路檢查，基本上可以確定外部回路是正確的，這樣子就可能對同期裝置本體進(jìn)行調(diào)試。其方法是開啟發(fā)電機(jī)，做假同期試驗，用萬用表測量系統(tǒng)側(cè)和待并側(cè)兩端的電壓，應(yīng)該基本相等，再測量同相電壓，可以發(fā)現(xiàn)電壓在周期性的變化，觀察同期裝置的顯示，當(dāng)其頻差相差較大時，其萬用表顯示的電壓周期性變化較快，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)頻率，當(dāng)萬用表電壓周期性變化較慢時，觀察同期裝置的角差位置，如果在180度時，萬用表顯示的壓差應(yīng)該最大，如果是在0度時，萬用表顯示的壓差應(yīng)該是最小的，由于數(shù)字式萬用表的顯示有一定的滯后性，通常用指針式萬用表會更直觀看到這一點。當(dāng)角差在0度時，同期裝置應(yīng)該發(fā)出合閘令，這樣證明同期系統(tǒng)是正常運行的。對于變壓器高壓側(cè)同期點，其原理也是一樣的。

4 結(jié)語

工程技術(shù)人員要善于總結(jié)經(jīng)驗，在做維修和調(diào)試時能根據(jù)現(xiàn)場實際情況用現(xiàn)有設(shè)備或最容易得到的設(shè)備，達(dá)到最終的調(diào)試目的。

參考文獻(xiàn)

[1]JB/T3950-1999，自動準(zhǔn)同期裝置.

[2]SID-2CM，同期說明書.