某電廠并網(wǎng)時(shí)無功異常增大原因分析及解決方案

摘 要：某電廠并網(wǎng)時(shí)發(fā)電機(jī)電壓、無功異常增大，對系統(tǒng)造成極大的沖擊，文章通過列舉數(shù)據(jù)，定值計(jì)算，詳盡的分析無功異常增大的原因，提出了解決方案，并對方案進(jìn)行了研究，最終確定最佳解決方案，成功解決了并網(wǎng)時(shí)無功擾動(dòng)問題。

關(guān)鍵詞：無功；電壓；沖擊；同期；整定計(jì)算

1 同期裝置

該廠同期裝置為國電南自的SDQ200微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置，裝置硬件部分由PR1插件、PR2插件、CPU插件、IO插件、RECF插件、SIJL插件、PT插件、MR插件、FB插件構(gòu)成，外接轉(zhuǎn)角變，互感器的輸入為57.7V，互感器的輸出調(diào)整為3V。SDQ200微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的原理是：以單片計(jì)算機(jī)為核心，采用PSD技術(shù)和超大規(guī)模集成在線可編程技術(shù)CPLD及動(dòng)態(tài)相位跟蹤技術(shù)，不斷監(jiān)測發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)的電壓、頻率，并可根據(jù)頻差、壓差大小發(fā)出寬窄不同的調(diào)節(jié)脈沖，直到頻差、壓差滿足要求。在壓差、頻差滿足要求的情況下，不斷監(jiān)測發(fā)電機(jī)電壓和系統(tǒng)電壓的相位差，準(zhǔn)確確定斷路器合閘時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)快速無沖擊合閘。表1為同期裝置定值單。

由定值單可以看出，定值單里沒有系統(tǒng)電壓和發(fā)電機(jī)電壓整定項(xiàng)目，這兩項(xiàng)由軟件固化，因此定值單里不能靈活輸入待并電壓和系統(tǒng)電壓。該廠主變參數(shù)：型號：SFP10-410000/220；相數(shù)：3；額定容量：410000KVA；額定頻率：50Hz額定電壓和分接范圍（242±2×2.5%）/20KV；聯(lián)結(jié)組別：YNd11；短路阻抗：高-低：14.2%。因分接頭為4，所以變比為235.95KV/20KV，系統(tǒng)側(cè)電壓互感器變比分別為220KV/100V=2200，機(jī)端側(cè)電壓互感器變比為20KV/100V=200。

2 原因分析

經(jīng)過詢問運(yùn)行人員，目前某電廠正常并網(wǎng)時(shí)的操作是：發(fā)電機(jī)升壓至額定電壓20千伏，投入同期，因主變變比為235.95KV/20KV，這時(shí)主變高壓側(cè)電壓為235.95千伏，而系統(tǒng)側(cè)電壓為230伏左右，而同期裝置比較的是發(fā)電機(jī)出口電壓二次電壓和220千伏側(cè)系統(tǒng)二次電壓，這時(shí)發(fā)電機(jī)出口二次電壓為20000/200=100V，系統(tǒng)側(cè)二次電壓為230000/2200=105V左右，要想同期，需要壓差滿足條件，因系統(tǒng)側(cè)電壓不能調(diào)整，因此只能增大發(fā)電機(jī)電壓，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓增至103伏附近時(shí)，電壓差滿足要求，可以并網(wǎng)，同期裝置不再進(jìn)行電壓調(diào)整，這時(shí)發(fā)電出口電壓為103*200=20.6千伏左右，這與前邊的記錄的20.7伏相符，證明以上分析是完全正確的。根據(jù)上面的計(jì)算，實(shí)際并網(wǎng)時(shí)主變高側(cè)電壓應(yīng)該為為20.6*（235.95/20）=243千伏左右，而系統(tǒng)側(cè)實(shí)際電壓為230千伏，造成實(shí)際并網(wǎng)兩側(cè)電壓相差很大，由于系統(tǒng)側(cè)電壓比主變電壓低，這也導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)無功在并網(wǎng)時(shí)無功異常增大。

3 改進(jìn)方法

3.1 理論分析

220千伏系統(tǒng)側(cè)PT變比為2200，系統(tǒng)側(cè)電壓假定為230千伏，這樣系統(tǒng)側(cè)二次電壓實(shí)際為105伏，如果將發(fā)電機(jī)電壓設(shè)置為（230/242）*100=95V，95*200=19千伏，這樣當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓升至19千伏并網(wǎng)，主變高壓側(cè)電壓約為230千伏，開關(guān)兩側(cè)電壓達(dá)到允許壓差時(shí)，機(jī)端電壓為19千伏，主變高壓側(cè)電壓為230千伏，而系統(tǒng)側(cè)實(shí)際電壓為230千伏，這樣并網(wǎng)后就不會(huì)造成電壓和無功的沖擊。

3.2 采取的方案分析

方案一：因發(fā)電機(jī)側(cè)電壓回路已經(jīng)接了一個(gè)轉(zhuǎn)角變壓器，因此在系統(tǒng)側(cè)二次側(cè)交流電壓回路加一個(gè)三相小隔離變壓器，變比為105 V/98.5V，接線為Y/Y-12點(diǎn)接線，容量為100VA，0.5級，B級絕緣，帶安裝底座，這樣發(fā)電機(jī)電壓會(huì)在達(dá)到98.35V左右時(shí)與系統(tǒng)側(cè)同期，這時(shí)主變一次電壓為232千伏，兩側(cè)可以達(dá)到無沖擊并網(wǎng)。但是此方案的缺點(diǎn)是：（1）小隔離變的極性很難判斷，如果極性判斷錯(cuò)誤，將會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)非同期并網(wǎng)。（2）隔離變的變比很少有廠家做的很精確。（3）需要對同期回路接線進(jìn)行改動(dòng)，存在接線錯(cuò)誤的可能。（4）整個(gè)同期回路接了過多的變壓器會(huì)導(dǎo)致更多的問題，如磁滯等。

方案二：對同期裝置進(jìn)行改造，改用可以對發(fā)電機(jī)電壓參數(shù)可調(diào)型的同期裝置。原同期裝置界面在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的時(shí)候看不到兩側(cè)電壓同步情況，運(yùn)行人員不能手動(dòng)參與調(diào)節(jié)，每次并網(wǎng)的時(shí)候時(shí)間較長。可以借更換新的同期裝置解決此問題。此方案的缺點(diǎn)是投資大，需要對整個(gè)同期回路進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，存在很大的風(fēng)險(xiǎn)。

方案三：查閱SDQ200微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置內(nèi)部板件圖，提出修改同期裝置交流采樣板整定值方法。此方法可以通過簡單的修改電位器電阻來修正電壓。裝置內(nèi)部系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)采樣板電位器均可調(diào)整，此方法簡單，不需要對交流電壓回路進(jìn)行改動(dòng)。

3.3 方案的選擇

經(jīng)過廠家、電廠技術(shù)人員、電科院技術(shù)監(jiān)控服務(wù)人員共同分析，大家認(rèn)為以上三種方案均能很好的解決電廠存在的問題。大家一致認(rèn)為第三種解決方案簡單，可行性最強(qiáng)，風(fēng)險(xiǎn)最小，于是決定采取第三種技術(shù)方案。

3.4 實(shí)施的效果

同期裝置調(diào)整前電壓數(shù)據(jù)，調(diào)整前數(shù)值系統(tǒng)側(cè)試驗(yàn)儀加入量100V，同期裝置面板顯示值Us：99.45V，機(jī)端側(cè)試驗(yàn)儀加入量100V.同期裝置面板顯示值Ug：101.67V。

同期裝置調(diào)整電位器后電壓數(shù)據(jù)調(diào)整前數(shù)值系統(tǒng)側(cè)試驗(yàn)儀加入量100V，同期裝置面板顯示值Us：99.46VV，機(jī)端側(cè)試驗(yàn)儀加入量100V，同期裝置面板顯示值Ug：106.81VV。

Us為系統(tǒng)側(cè)裝置采集的電壓，Ug為待并側(cè)裝置采集的電壓，我們調(diào)整的是待并側(cè)電位器，系統(tǒng)側(cè)維持不變，這樣系統(tǒng)側(cè)電壓假定為230千伏，這樣系統(tǒng)側(cè)二次電壓實(shí)際為105伏，同期裝置采集到的電壓亦為105伏，因?yàn)槎ㄖ祮卫飰翰钤O(shè)置的是2伏，那么發(fā)電機(jī)二次電壓應(yīng)該在103伏的時(shí)候可以并網(wǎng)，根據(jù)推算發(fā)電機(jī)實(shí)際電壓為19.4千伏，下面是發(fā)電機(jī)實(shí)際并網(wǎng)的時(shí)候采集的電壓。

4 并網(wǎng)發(fā)電情況

本次并網(wǎng)，實(shí)測發(fā)電機(jī)、系統(tǒng)電壓值系統(tǒng)側(cè)Us：103.53VDCS，顯示一次電壓值機(jī)端側(cè)經(jīng)過轉(zhuǎn)角變Ug：101.57 VDCS顯示一次電壓值19.5KV。

本次發(fā)電機(jī)并網(wǎng)瞬間，發(fā)電機(jī)電壓在升到19千伏的時(shí)候投入同期，并網(wǎng)瞬間機(jī)組無功升到50MW，發(fā)電機(jī)電壓、系統(tǒng)電壓沒有出現(xiàn)波動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

[1]許曉.并網(wǎng)光伏電站模型及其運(yùn)行特性研究[J].中國電力科學(xué)研究院.

作者簡介：于維臣（1973，9-），男，1998年畢業(yè)于沈陽電力高等專科學(xué)校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)專業(yè)，現(xiàn)在工作于大唐長春第三熱電廠從事繼電保護(hù)專業(yè)。