一起新建發電廠同期電壓相位錯誤分析

張 平 周 春

（華電電力科學研究院，杭州 310030）

待并網發電機組在投入系統運行前必須通過同期并網試驗合格后才能投入運行。只有通過假同期試驗才能讓待并機組以最小的導前合閘角度并入電網，對電網沖擊擾動最小，保護發電機組，避免發電設備損壞[1-2]。

新建廠站基建時因各種原因導致往往會導致待并網機組與系統電壓壓差、相序存在很大差異，導致機組同期試驗無法進行，延誤機組調試進度，因此在機組假同期并網試驗前必須采用方法[3]檢查核對待并網機組與系統同期點的電壓是否滿足同期合閘要求。

1 同期核相現象

某分布式能源站總裝機容量 87MW，采用 2×31MW級+25MW級燃氣-蒸汽聯合循環冷熱電三聯供機組。燃機發電機和汽機發電機均經各自升壓變壓器接入110kV單母線，通過一回110kV輸電線接入系統。每臺燃汽發電機、汽輪發電機設置 10kV出口母線段，機組同期點設在10kV發電機母線段。一次系統接線圖如圖1所示。

基建期由于各方面原因導致電氣專業的調試工作以10kV廠用電母線為界，由兩個單位分別調試。由于該工程未配備啟動/備用變壓器，廠用電必須由110kV燃機變壓器低壓側供電至 10kV相應燃機母線段，再通過 10kV工作母線段進線斷路器供電至10kV工作母線段來提供全廠施工、生產調試負荷。因此在分系統調試結束后就進行了廠用電受電，送電至10kV#1燃機母線段。

圖1 一次系統接線圖

在進行燃機發電機調試過程中，調試人員考慮到#1燃機主變帶廠用電運行，110kV母線單母線運行方式，且燃機發電機出口有隔離刀閘、斷路器，無法采用常規的同期核相方法，判斷待并網機組出口PT和系統側母線PT電壓、相位是否同期要求。調試人員和燃機發電機廠家協商做好安全措施前提下，合上發電機出口隔離刀閘和發電機出口斷路器，系統電源反送至發電機出口 PT處進行同源核相。采用此種方法簡單明了，可以直接檢查 10kV燃機母線PT電壓和發電機出口PT電壓大小是否相等，是否同相位來判斷燃機發電機出口 PT是否符合同期并網電壓條件。

按照上述方法試驗時，測量發電機出口 PT與燃機母線段PT二次相電壓數據見表1至3（以10kV燃機母線側PT電壓為基準）。

表1 發電機出口PT電壓測量值

表2 10kV燃機母線PT電壓測量值

表3 10kV燃機母線段PT與發電機出口PT電壓相位差/°

2 分析

從上述10kV燃機母線PT和發電機出口PT二次電壓測量數據可以看出，10kV燃機段母線PT與燃機發電機出口PT，各對應相電壓大小相等，相位相差大約180度。據此分析可能存在三種原因可能導致10kV系統側PT電壓與燃機發電機出口PT電壓相位反向：

1）發電機出口PT極性接反導致。

2）10kV燃機母線段PT極性接反導致。

3）110kV主變壓器接線組別錯誤導致。

在進行分析時，電建單位認定 10kV燃機母線PT和發電機出口PT極性都不存在問題，原因是電建單位在單體調試時，委托了第三方單位進行進行全廠 CT、PT極性試驗，雖完整單體報告未出來，但試驗結束后第三方單位口頭告訴電建單位所有CT、PT極性都正確。

該廠 110kV變壓器都由江蘇上能變壓器廠提供，接線組別為Y，d-11型式。如果出廠時將變壓器接線組別誤結為Y，d-5型式，會導致系統側PT與發電機出口PT電壓相位反向[4]。因此首先核查了變壓器出廠試驗資料，變壓器的接線組別測試試驗數據見表4。

表4 主變壓器電壓比與聯結組別測定（高壓-低壓）

從該試驗報告可以看出主變壓器接線組別正確，從而排除了110kV主變壓器接線組別錯誤導致電壓反向的可能性。

為了確認是發電機出口PT還是10kV燃機段母線 PT極性接反，調試人員核對了該能源站 110kV母線高壓側和 10kV燃機段母線 PT相位測量數據（以110kV系統側電壓為參考點）見表5。

表5 110kV母線高壓側和10kV燃機段母線PT相位測量值/°

因為110kV變壓器采用Y，d-11接線方式，按照變壓器接線組別可以判斷，主變低壓側線電壓UAB要超前于高壓側線電壓30°，轉換成相應的二次相電壓時，主變低壓側相電壓UA要超前于高壓側相電壓30°[4]。從表5可以看出主變低壓側相電壓UA要超前于高壓側相電壓205.03°，排除表計測量誤差可以確認是10kV燃機母線段PT二次極性接反，導致10kV燃機段母線PT與燃機發電機出口PT相位相差180°。

聯系電建單位再次對10kV燃機段母線PT進行極性檢查，電建單位現場檢查確認是 10kV燃機母線段PT安裝方向與設計圖紙反向所致。

調試人員在10kV燃機段母線PT根部將二次配線換向后，重新進行核相，測量 10kV燃機母線段PT與發電機出口PT電壓相位差如表6（以10kV燃機母線段PT為基準）。

表6 10kV燃機母線段PT與發電機出口PT電壓相位測量值/°

可以看經過 10kV燃機母線 PT二次配線換向后，10kV燃機母線段PT和燃機發電機出口PT電壓、相位符合同期并網條件。

3 結論

從上述同期核相分析，可以看出在發電機組整套起動前進行系統側PT和發電機出口PT同源核相的必要性。分布式能源工程建設期內如果設計方未在圖紙上明確標記出各 PT極性端，安裝施工單位在配套安裝時就可能將PT安裝反向，導致PT極性接反；調試單位如果不注重校核 PT二次極性，就會導致發電機同期點的系統側電壓和待并機組側電壓相位反向，為整套啟動帶來非同期并網重大風險。因此各參建單位都要高度重視 PT極性檢查工作的重要性，在發電機組同期并網前一定要進行發電機出口PT和系統PT同源核相工作。

[1] 唐其高. 發電機同期并網事故分析及改進措施[J].電工技術, 2011, 59(10): 58-60.

[2] 胡航帆. 同期并網存在的問題及對策[J]. 黑龍江電力, 2011, 33(6): 475-477.

[3] 劉軍. 大型發電廠發電機同期回路及其檢查試驗方法分析[J]. 廣東電力, 2006, 19(10): 39-41.

[4] 湯蘊廖, 史乃. 電機學[M]. 2版. 北京: 機械工業出版社, 2005.