同期系統整定問題探討

范艷華 劉伶

【摘 要】在發電機組同期并網過程當中，如果沒有進行適合的參數整定，將會嚴重影響到電網的運行狀態。如果錯誤的整定了額定電壓，將會產生壓差并網的情況，機組和系統會產生無功沖擊。如果存在相位差，有功沖擊的情況將會產生。如果沒有精確的整定導前時間，那么在并網過程中，并列點相位差無法保證為0度。對導前時間、相位差、額定電壓、并網向量進行精確的整定，能夠對并網沖擊進行有效的預防，從而減少同期二次系統錯誤，避免發生非同期并列。

【關鍵詞】同期系統 整定問題 探討

發電機組的自動同期系統，以及變電站綜合測控同期并網系統，在2解列運行電源并網過程中，對并網的可靠性和穩定性具有決定性的作用。在同期系統并網當中，理想的電壓壓差參數為0伏，相位差參數為0度，頻差參數為0赫茲。合閘導前時間利用測量法進行精確測定。對同期參數進行精確、合理的整定，能夠對并網沖擊進行有效的預防，對于大型發電機組，以及調峰機組等并網頻繁的操作具有十分重要的意義。

1 同期系統結構

在同期系統結構當中，發電側通常進行自動準同期系統的設計，主要構成部分有取消控制邏輯、調頻調壓回路、閉鎖回路、同期測量、自動準同期裝置等。而在一些老式小型機組當中，采用的則是手動同期系統。在電網側，綜合自動化變電站中，同期并網邏輯集成在了測控系統當中，通過測控裝置中設計的功能壓板、功能把手等，運行人員能夠對相關功能進行操作和控制。在電網側，同期并列大多都是通過檢同期的方式來實現的。

2 同期系統參數整定對電網的影響

2.1額定電壓

如果沒有正確整定兩側額定電壓或壓差，將會引起壓差并網的情況，這樣，無功沖擊現象將會在機組和系統中產生。具體情況為，機組并網時，發電機進相運行，或是機組并網帶大無功[1]。如果發電廠當中并聯運行了多機組，那么其它機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。從數學模型的角度分析，待并側電壓和系統側電壓之間同相位為0度，二者的頻差為0赫茲，由此可計算出沖擊電流。如果待并側電壓與系統側電壓之差大于0，那么沖擊電流將會滯后機端電壓約九十度。在發電機當中，電流將會產生去磁的效果，機端電壓會被降低，在并網發電機的時候，無功將會第一時間輸出。如果待并側電壓與系統側電壓之差小于0，那么沖擊電流將會超前機端電壓九十度。此時在發電機當中，電流產生的效果為增磁，機端電壓將會上升，在并網發電機的時候，無功則會被第一時間吸收。

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。電磁扭矩會對機組軸系產生一定的作用，從而對軸系的安全性造成很大的影響。同時會使軸系金屬的疲勞度增加，對其使用壽命造成影響[2]。機組具有越大的容量，其所產生的影響就會越明顯。在非同期并網發生的時候，如果合閘相位差為120度，會產生最大的電磁扭矩，會對軸系造成最大的扭轉破壞，嚴重時甚至會造成大軸扭斷的事故。如果合閘相位差為180度，通過計算可以得出，此時的沖擊電流處于最大值的狀態，達到了發電機出口兩倍額定電壓下的三相短路。在定子當中，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。在并網過程中，如果存在的相位差較大，在電網系統物理參數的綜合作用下，將會造成同步諧振或扭振的情況，對軸系的安全將會產生巨大的影響。

2.3導前時間

如果不能精確的整定導前時間，在并網過程中，并列點相位差為0度的精確并網條件將無法得到有效的確保。在具體運行當中能夠看出，即使已經十分精確的整定了其他參數，在并網機組中，并網沖擊現象仍然有可能發生。這主要是由于，并不是通過精確的測量而得出的導前時間，而是通過估算的形式或簡單的將相關參數相加所得出的，因此會對并網機組產生一定的影響[3]。

3 同期并網參數整定

3.1并網向量的確定和調整

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系進行判斷和識別，稱之為同期向量。在同期并列當中，應當考慮到在并列時刻，兩個電源之間是否能夠確保同相位、同電壓、同頻這幾個并網的理想條件。以上的三個參數，通過電壓量的采集就能夠獲得。因此，在同期向量當中，主要是指在待并側和系統側相互對應的電壓向量[4]。目前，很多發電廠采用的都是發電機和變壓器組的系統設計，也就是在變壓器的低壓側，直接進行發電機出口的連接，在變壓器的高壓側，直接連接斷路器，同時連接到系統的母線當中。在選取發電機同期向量的過程中，通常的設計為：發電機機端電壓向量由待并側進行選取，母線側電壓向量由系統側進行選取。

由于變壓器的連接方式，使得待并側和系統側具有一定的固有相位差，因此需要利用適當的補償方式進行解決。通常有兩種方法，第一種方法是在兩側進行同相位向量的選取，對電壓幅值進行補償。第二種方法是完全取同名的向量，利用計算補償轉角在自動準同期裝置中，或是對轉角變進行設計，對變壓器連接引起的固有相位差進行補償[5]。

3.2并網點待并側和系統額定電壓的整定

在同期裝置當中，對于同期向量電壓幅值的確定，通常都是通過對系統側電壓和待并側電壓額定值進行分別整定的方式實現的，并將其作為比較差電壓的標準。在運行方式當中，對于主變分接位置具有不同的要求，因此，主變兩側的運行電壓與TV設計的額定電壓并不一定是相互對應的。例如，在某個發電廠當中，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，那么此時主變高壓側的一次線電壓是242千伏，二次線電壓是110伏。由此可知，對待并側和系統側電壓，不能簡單的同時整定其額定值，對于兩側電壓相對應的額定標準，一定要利用一次核相進行確定。主要有兩種方法可以采用，第一種是完全斷開發電機和系統，利用系統作為機端TV和電源接帶升壓變，對同期裝置的采樣結果進行記錄。第二種是帶母線零起升壓，對兩側TV二次采樣的標準進行確定[6]。

3.3導前時間的整定

在同期系統中，導前時間指的是開始于發出合閘指令，直到完全閉合斷路器的過程中，累加的所有回路固有時間，主要包括斷路器、中間繼電器、合閘繼電器的動作時間。在一般情況下，導前時間大約為50毫秒到600毫秒之間。斷路器的機械動作時間，決定了導前時間的長短，而并網過程中相位差是否為0度，則是由導前時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前時間定值。一般來說，導前時間的測量功能在自動準同期裝置中都進行了設計，因此對于每次動作的導前時間，都可利用多次帶斷路器同期試驗來進行測量。然后對其中具有較大離散性的數據進行提出，就能夠對導前時間進行精確的計算和獲取[7]。

3.4其它整定問題

在同期系統當中進行同期檢查繼電器安裝的時候，應當注意的是，同期向量如果選取了同名電壓，同時沒有裝設轉角變在回路中時，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行整定的過程中，應當在角度定值的基礎上進行固有轉角的疊加。在準同期中，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。為了是機組快速并網得到確保，允許的頻差應當在0.1赫茲以上。一般來說，自動準同期裝置會對發電機頻率進行自動調整，使其比系統頻率略高。同時，在一些中間時延環節，例如斷路器合閘時間、合閘繼電器動作時間等，具有一定的離散性特點。因此，同期并列點無法完全確保滿足相位差為0度的條件。對此，并列時刻發電機的相位應當比系統超前一些，這樣發電機在同期并列過程中，能夠第一時間發出有功負荷，在發電機的定子內部，系統將會產生制動力矩，顯著轉子的運動，從而讓發電機能夠迅速進入同步狀態。

4 結語

在同期系統當中，對于各類相關參數，只有精確、合理的對其進行整定，才能夠對同期系統并網操作的安全性和可靠性進行確保。對于同期二次系統的正確性，一定要利用以此系統核相來進行檢驗。比較同期裝置采樣數據和其它工具測量數據，以此對選取同期向量的合理性進行判定。對同期系統整定的合理性，通過不斷的試驗和調整來確定，避免發生并網沖擊、非同期并列等不良情況。

參考文獻：

[1]張鵬，楊平，王蘊敏，白全新，云峰.同期系統整定問題分析[J].內蒙古電力技術，2012，05：27-29+35.

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[4]任德寧.發電機同期系統參數不匹配造成并網沖擊的分析[J].寧夏電力，2014，S1：40-43.

[5]沙勵.大型發電廠同期系統設計方案[J].電力自動化設備，2013，02：68-72.

[6]康成.同期系統在改造工作中應注意的幾個問題[J].山西電力，2011，02：11-13+29.

[7]魏琦，王昊，汪文全.自動同期系統研究與探討[J].山西電力，2012，04：15-17.