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广州中电荔新电力实业有限公司的研究人员李志军、林建华，在2015年第5期《电气技术》杂志上撰文，从一起发电机并网时无功冲击的现象分析了同期装置压差定值对机组并网的影响，进一步讨论了同期装置压差参数的整定与选取，利用实际并网验证了参数选择的正确性。 1 引言 某火电厂2×330MW 发电机组以220kV电压等级接入电网，在#1机组临停后并网时出现无功功率冲击大和发电机机端电压偏高现象。 由于发电机组并网时无功功率偏大会对系统电压造成冲击，影响机组安全，同时主变高压侧开关在两侧电压差较大情况下合闸，合闸电流必然较大，会影响开关寿命，逐渐降低开关触头断开电流的能力，并网前发电机机端电压偏高对发变组绝缘也不利[1]。 因此，及时找到并网时无功功率偏大的原因，采取正确的措施是保证电厂设备安全运行的需要。 2 机组一次接线及设备配置情况 电厂机组采取典型发电机-变压器组单元机组接线方式，主变选用三相双绕组强油风冷无激磁调压变压器，型号为SFP-400000/220，额定电压为242±2×2.5%/20kV，采用YN,d11接线方式，正常运行时，主变高压侧抽头选取3档，以242kV额定电压运行。机组一次系统接线图如图1所示。 图1 电厂一次系统接线图
图1中，发电机组通过变压器高压侧断路器并入220kV系统，待并、系统两侧电压互感器配置表如表1所示。 表1 并列点电压互感器配置表
3 事例分析 3.1 事件现象 机组并网时，有功负荷约6.9MW，无功功率最高达222MVar，机端电压峰值达21.32kV。 3.2 事件分析 在发电机组并网时，机端电压峰值达21.32kV，无功功率达222MVar运行。经过分析判断是发电机并网时产生无功冲击引起[2-3]。 根据分析，并网点两侧额定电压(或压差)整定不正确，将造成“压差并网”，引起系统及机组的“无功冲击”，主要表现为：机组并网带大无功或并网时发电机进相运行[4]。 发电机并网时，待并侧电压UG与系统电压US同相位φ=0°且频差Δf=0 Hz，并网冲击电流为Ic=（UG-US）/jX″d。 当UG-US>0，即待并侧电压大于系统侧电压时，则冲击电流滞后机端电压90°，电流将对发电机起去磁作用，使机端电压降低，同时发电机并网时立即输出无功； 当UG-US<0，即待并侧电压小于系统侧电压，冲击电流超前机端电压90°，电流将对发电机起增磁作用，使机端电压升高，同时发电机并网时立即吸收无功[4]。 根据自准同期装置整定原则：在同步点合闸时，不应产生较大的冲击电流，同时不应对两侧电压平衡要求太高而延误同步时间[5]。通常并列点两侧允许电压差整定值应满足式1和式2的要求。
查阅该厂机组同期装置设定值，其压差定值设置为3%，与定值单一致且满足整定计算要求，排除了因同期装置压差定值设置偏大的影响。 此外，在与压差相关参数中“待并侧二次额定电压”、“系统侧额定二次电压”与定值单有所区别，如表3所示。 表3 同期装置定值差异表
当机组并网时，系统220kV实际电压为235kV，则系统侧二次电压为61.67V，按照同期装置内设定值以及对压差设定不大于3%的要求，此时机端电压在106~109.5V之间允许并网，对应的发电机机端电压一次侧电压范围为21.2~21.9kV，则主变高压侧一次电压范围为256.52~264.99kV，则主变高压侧与220kV系统母线电压差最小为21.52kV，在并网时必然造成较大冲击。 根据历史曲线查询结果，并网前发电机机端电压为19.5kV，主变高压侧电压为235.95kV。机组并网后由于冲击电流的作用，立即输出无功，由于与系统对应的电压差距较大，故发电机大量输出无功功率满足系统的需求。 按照定值单定值进行核算，以系统220kV实际电压为235kV，则机端电压允许并网的二次电压范围为97.35~100.57V，对应发电机机端电压一次侧电压范围为19.52~20.1kV，则主变高压侧一次电压范围为236.19~243.4kV，则主变高压侧与220kV系统母线电压差最小为1.9kV，此时并网对系统和发电机或变压器的冲击影响较小。 该电厂#2机组同期装置内设定值与定值单保持一致，并网时机端电压为19.568kV，有功功率4.2MW，无功功率39MVar，无功功率的冲击大大减小。 查阅电厂接入系统侧220kV母线运行电压长期保持在235~236kV，则系统侧二次电压为61.67~61.93V。 根据整定计算算法，当发电机机端电压在19.42~19.51kV时主变高压侧电压为234.98~236.07kV，能够实现并网无冲击或微小冲击。因此，按照分析和核算结果，推荐该厂同期整定定值如表4所示。 表4 同期装置推荐整定定值表
根据上述分析，按照表4所示定值进行整定同期装置，在并网时刻产生的无功功率冲击将远远小于39MVar，基本实现并网无冲击现象。 4 结论 根据以上分析结果得出，该电厂产生发电机组并网无功功率增大、机端电压偏高现象可能导致励磁系统发出异常告警，其根本原因是同期装置中参数设定与定值单要求不一致。 从该事例分析可以看出，同期装置的参数至关重要，必须确保整定可靠，同时执行定值过程必须严格把关，以满足各种工况下同期并列的可靠性，减少对发电机、变压器等主要设备的冲击，延长设备运行寿命。 |
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