范艷華 劉伶

【摘 要】在發(fā)電機(jī)組同期并網(wǎng)過程當(dāng)中，如果沒有進(jìn)行適合的參數(shù)整定，將會嚴(yán)重影響到電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。如果錯(cuò)誤的整定了額定電壓，將會產(chǎn)生壓差并網(wǎng)的情況，機(jī)組和系統(tǒng)會產(chǎn)生無功沖擊。如果存在相位差，有功沖擊的情況將會產(chǎn)生。如果沒有精確的整定導(dǎo)前時(shí)間，那么在并網(wǎng)過程中，并列點(diǎn)相位差無法保證為0度。對導(dǎo)前時(shí)間、相位差、額定電壓、并網(wǎng)向量進(jìn)行精確的整定，能夠?qū)Σ⒕W(wǎng)沖擊進(jìn)行有效的預(yù)防，從而減少同期二次系統(tǒng)錯(cuò)誤，避免發(fā)生非同期并列。

【關(guān)鍵詞】同期系統(tǒng) 整定問題 探討

發(fā)電機(jī)組的自動同期系統(tǒng)，以及變電站綜合測控同期并網(wǎng)系統(tǒng)，在2解列運(yùn)行電源并網(wǎng)過程中，對并網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性具有決定性的作用。在同期系統(tǒng)并網(wǎng)當(dāng)中，理想的電壓壓差參數(shù)為0伏，相位差參數(shù)為0度，頻差參數(shù)為0赫茲。合閘導(dǎo)前時(shí)間利用測量法進(jìn)行精確測定。對同期參數(shù)進(jìn)行精確、合理的整定，能夠?qū)Σ⒕W(wǎng)沖擊進(jìn)行有效的預(yù)防，對于大型發(fā)電機(jī)組，以及調(diào)峰機(jī)組等并網(wǎng)頻繁的操作具有十分重要的意義。

1 同期系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在同期系統(tǒng)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，發(fā)電側(cè)通常進(jìn)行自動準(zhǔn)同期系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要構(gòu)成部分有取消控制邏輯、調(diào)頻調(diào)壓回路、閉鎖回路、同期測量、自動準(zhǔn)同期裝置等。而在一些老式小型機(jī)組當(dāng)中，采用的則是手動同期系統(tǒng)。在電網(wǎng)側(cè)，綜合自動化變電站中，同期并網(wǎng)邏輯集成在了測控系統(tǒng)當(dāng)中，通過測控裝置中設(shè)計(jì)的功能壓板、功能把手等，運(yùn)行人員能夠?qū)ο嚓P(guān)功能進(jìn)行操作和控制。在電網(wǎng)側(cè)，同期并列大多都是通過檢同期的方式來實(shí)現(xiàn)的。

2 同期系統(tǒng)參數(shù)整定對電網(wǎng)的影響

2.1額定電壓

如果沒有正確整定兩側(cè)額定電壓或壓差，將會引起壓差并網(wǎng)的情況，這樣，無功沖擊現(xiàn)象將會在機(jī)組和系統(tǒng)中產(chǎn)生。具體情況為，機(jī)組并網(wǎng)時(shí)，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，或是機(jī)組并網(wǎng)帶大無功[1]。如果發(fā)電廠當(dāng)中并聯(lián)運(yùn)行了多機(jī)組，那么其它機(jī)組的無功潮流改變和無功出力重新分配將會受到這種無功波動的影響，從而會較為明顯的擾動母線電壓。從數(shù)學(xué)模型的角度分析，待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓之間同相位為0度，二者的頻差為0赫茲，由此可計(jì)算出沖擊電流。如果待并側(cè)電壓與系統(tǒng)側(cè)電壓之差大于0，那么沖擊電流將會滯后機(jī)端電壓約九十度。在發(fā)電機(jī)當(dāng)中，電流將會產(chǎn)生去磁的效果，機(jī)端電壓會被降低，在并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的時(shí)候，無功將會第一時(shí)間輸出。如果待并側(cè)電壓與系統(tǒng)側(cè)電壓之差小于0，那么沖擊電流將會超前機(jī)端電壓九十度。此時(shí)在發(fā)電機(jī)當(dāng)中，電流產(chǎn)生的效果為增磁，機(jī)端電壓將會上升，在并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的時(shí)候，無功則會被第一時(shí)間吸收。

2.2相位差

相位差也叫相角差，有功沖擊通常都是由它引起的。電磁扭矩會對機(jī)組軸系產(chǎn)生一定的作用，從而對軸系的安全性造成很大的影響。同時(shí)會使軸系金屬的疲勞度增加，對其使用壽命造成影響[2]。機(jī)組具有越大的容量，其所產(chǎn)生的影響就會越明顯。在非同期并網(wǎng)發(fā)生的時(shí)候，如果合閘相位差為120度，會產(chǎn)生最大的電磁扭矩，會對軸系造成最大的扭轉(zhuǎn)破壞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐纱筝S扭斷的事故。如果合閘相位差為180度，通過計(jì)算可以得出，此時(shí)的沖擊電流處于最大值的狀態(tài)，達(dá)到了發(fā)電機(jī)出口兩倍額定電壓下的三相短路。在定子當(dāng)中，將會承受過電流和過電壓，以及最大電壓差所造成的最大應(yīng)力作用。這樣就會造成定子繞組的燒損、絕緣擊穿和線棒變形。在并網(wǎng)過程中，如果存在的相位差較大，在電網(wǎng)系統(tǒng)物理參數(shù)的綜合作用下，將會造成同步諧振或扭振的情況，對軸系的安全將會產(chǎn)生巨大的影響。

2.3導(dǎo)前時(shí)間

如果不能精確的整定導(dǎo)前時(shí)間，在并網(wǎng)過程中，并列點(diǎn)相位差為0度的精確并網(wǎng)條件將無法得到有效的確保。在具體運(yùn)行當(dāng)中能夠看出，即使已經(jīng)十分精確的整定了其他參數(shù)，在并網(wǎng)機(jī)組中，并網(wǎng)沖擊現(xiàn)象仍然有可能發(fā)生。這主要是由于，并不是通過精確的測量而得出的導(dǎo)前時(shí)間，而是通過估算的形式或簡單的將相關(guān)參數(shù)相加所得出的，因此會對并網(wǎng)機(jī)組產(chǎn)生一定的影響[3]。

3 同期并網(wǎng)參數(shù)整定

3.1并網(wǎng)向量的確定和調(diào)整

提供給同步表或自動同期裝置的向量，用來對電源之間相對關(guān)系進(jìn)行判斷和識別，稱之為同期向量。在同期并列當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)考慮到在并列時(shí)刻，兩個(gè)電源之間是否能夠確保同相位、同電壓、同頻這幾個(gè)并網(wǎng)的理想條件。以上的三個(gè)參數(shù)，通過電壓量的采集就能夠獲得。因此，在同期向量當(dāng)中，主要是指在待并側(cè)和系統(tǒng)側(cè)相互對應(yīng)的電壓向量[4]。目前，很多發(fā)電廠采用的都是發(fā)電機(jī)和變壓器組的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，也就是在變壓器的低壓側(cè)，直接進(jìn)行發(fā)電機(jī)出口的連接，在變壓器的高壓側(cè)，直接連接斷路器，同時(shí)連接到系統(tǒng)的母線當(dāng)中。在選取發(fā)電機(jī)同期向量的過程中，通常的設(shè)計(jì)為：發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓向量由待并側(cè)進(jìn)行選取，母線側(cè)電壓向量由系統(tǒng)側(cè)進(jìn)行選取。

由于變壓器的連接方式，使得待并側(cè)和系統(tǒng)側(cè)具有一定的固有相位差，因此需要利用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償方式進(jìn)行解決。通常有兩種方法，第一種方法是在兩側(cè)進(jìn)行同相位向量的選取，對電壓幅值進(jìn)行補(bǔ)償。第二種方法是完全取同名的向量，利用計(jì)算補(bǔ)償轉(zhuǎn)角在自動準(zhǔn)同期裝置中，或是對轉(zhuǎn)角變進(jìn)行設(shè)計(jì)，對變壓器連接引起的固有相位差進(jìn)行補(bǔ)償[5]。

3.2并網(wǎng)點(diǎn)待并側(cè)和系統(tǒng)額定電壓的整定

在同期裝置當(dāng)中，對于同期向量電壓幅值的確定，通常都是通過對系統(tǒng)側(cè)電壓和待并側(cè)電壓額定值進(jìn)行分別整定的方式實(shí)現(xiàn)的，并將其作為比較差電壓的標(biāo)準(zhǔn)。在運(yùn)行方式當(dāng)中，對于主變分接位置具有不同的要求，因此，主變兩側(cè)的運(yùn)行電壓與TV設(shè)計(jì)的額定電壓并不一定是相互對應(yīng)的。例如，在某個(gè)發(fā)電廠當(dāng)中，220千伏的升壓變和電壓變之比為242±2×2.5%千伏比20千伏。機(jī)端TV變之比為20÷ 千伏比0.1÷ 千伏。母線TV變之比為220÷ 千伏比0.1÷ 千伏。在主變分接位置，如果是額定檔位，在機(jī)端，提升一次線電壓到額定20千伏，二次線電壓為100伏，那么此時(shí)主變高壓側(cè)的一次線電壓是242千伏，二次線電壓是110伏。由此可知，對待并側(cè)和系統(tǒng)側(cè)電壓，不能簡單的同時(shí)整定其額定值，對于兩側(cè)電壓相對應(yīng)的額定標(biāo)準(zhǔn)，一定要利用一次核相進(jìn)行確定。主要有兩種方法可以采用，第一種是完全斷開發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)，利用系統(tǒng)作為機(jī)端TV和電源接帶升壓變，對同期裝置的采樣結(jié)果進(jìn)行記錄。第二種是帶母線零起升壓，對兩側(cè)TV二次采樣的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定[6]。

3.3導(dǎo)前時(shí)間的整定

在同期系統(tǒng)中，導(dǎo)前時(shí)間指的是開始于發(fā)出合閘指令，直到完全閉合斷路器的過程中，累加的所有回路固有時(shí)間，主要包括斷路器、中間繼電器、合閘繼電器的動作時(shí)間。在一般情況下，導(dǎo)前時(shí)間大約為50毫秒到600毫秒之間。斷路器的機(jī)械動作時(shí)間，決定了導(dǎo)前時(shí)間的長短，而并網(wǎng)過程中相位差是否為0度，則是由導(dǎo)前時(shí)間的精確整定決定的。由此可以看出，一定要利用測量的方法來獲取整定的導(dǎo)前時(shí)間定值。一般來說，導(dǎo)前時(shí)間的測量功能在自動準(zhǔn)同期裝置中都進(jìn)行了設(shè)計(jì)，因此對于每次動作的導(dǎo)前時(shí)間，都可利用多次帶斷路器同期試驗(yàn)來進(jìn)行測量。然后對其中具有較大離散性的數(shù)據(jù)進(jìn)行提出，就能夠?qū)?dǎo)前時(shí)間進(jìn)行精確的計(jì)算和獲取[7]。

3.4其它整定問題

在同期系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行同期檢查繼電器安裝的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)注意的是，同期向量如果選取了同名電壓，同時(shí)沒有裝設(shè)轉(zhuǎn)角變在回路中時(shí)，由于存在著30度的固有角差，因此對同期檢查繼電器閉鎖角進(jìn)行整定的過程中，應(yīng)當(dāng)在角度定值的基礎(chǔ)上進(jìn)行固有轉(zhuǎn)角的疊加。在準(zhǔn)同期中，額定頻率的0.2%到0.5%，通常是并列頻差允許的范圍。例如系統(tǒng)工頻為50赫茲，那么它的整定范圍就在0.1赫茲到0.25赫茲之間。為了是機(jī)組快速并網(wǎng)得到確保，允許的頻差應(yīng)當(dāng)在0.1赫茲以上。一般來說，自動準(zhǔn)同期裝置會對發(fā)電機(jī)頻率進(jìn)行自動調(diào)整，使其比系統(tǒng)頻率略高。同時(shí)，在一些中間時(shí)延環(huán)節(jié)，例如斷路器合閘時(shí)間、合閘繼電器動作時(shí)間等，具有一定的離散性特點(diǎn)。因此，同期并列點(diǎn)無法完全確保滿足相位差為0度的條件。對此，并列時(shí)刻發(fā)電機(jī)的相位應(yīng)當(dāng)比系統(tǒng)超前一些，這樣發(fā)電機(jī)在同期并列過程中，能夠第一時(shí)間發(fā)出有功負(fù)荷，在發(fā)電機(jī)的定子內(nèi)部，系統(tǒng)將會產(chǎn)生制動力矩，顯著轉(zhuǎn)子的運(yùn)動，從而讓發(fā)電機(jī)能夠迅速進(jìn)入同步狀態(tài)。

4 結(jié)語

在同期系統(tǒng)當(dāng)中，對于各類相關(guān)參數(shù)，只有精確、合理的對其進(jìn)行整定，才能夠?qū)ν谙到y(tǒng)并網(wǎng)操作的安全性和可靠性進(jìn)行確保。對于同期二次系統(tǒng)的正確性，一定要利用以此系統(tǒng)核相來進(jìn)行檢驗(yàn)。比較同期裝置采樣數(shù)據(jù)和其它工具測量數(shù)據(jù)，以此對選取同期向量的合理性進(jìn)行判定。對同期系統(tǒng)整定的合理性，通過不斷的試驗(yàn)和調(diào)整來確定，避免發(fā)生并網(wǎng)沖擊、非同期并列等不良情況。

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