發(fā)電機-變壓器組同期系統(tǒng)回路的優(yōu)化

趙利權(quán)，郭 鵬,劉 德

(1.國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，長春 130021；2.梅河口阜康熱電有限責(zé)任公司，吉林 通化 135000；3. 華能吉林發(fā)電有限公司九臺電廠，吉林 九臺 130501)

發(fā)電機同期系統(tǒng)若不能可靠并網(wǎng)，將導(dǎo)致嚴(yán)重的系統(tǒng)事故。目前電網(wǎng)運行的部分電廠發(fā)電機-變壓器組(以下簡稱發(fā)-變組)同期系統(tǒng)回路中存在以下設(shè)計缺陷：未設(shè)計同期鑒定閉鎖繼電器；個別同期鑒定閉鎖繼電器及轉(zhuǎn)角變壓器接線錯誤；同期裝置與同期鑒定閉鎖繼電器的交流電壓回路采用同組的待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓，不滿足國家能源局2014年發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》(以下簡稱“二十五項反措要求”)中關(guān)于防止發(fā)電機非同期并網(wǎng)的技術(shù)要求，因此，需要針對同期系統(tǒng)回路存在的這些設(shè)計缺陷進行回路優(yōu)化，使其滿足“二十五項反措要求”，從技術(shù)上徹底消除發(fā)電機非同期并網(wǎng)的事故隱患。

1 發(fā)-變組同期系統(tǒng)回路存在的問題分析

1.1 原設(shè)計合閘回路無同期鑒定閉鎖繼電器

電廠1的發(fā)-變組同期系統(tǒng)回路接線見圖1，其中TBB 為微機多功能同步表，型號為SID-2SL-A；裝置有4排接線端子，JK1為第1排接線端子，JK1的6、7端子為輸出接點，與同期裝置的合閘繼電器接點(HJ)共同實現(xiàn)合閘閉鎖功能。SID-2CM為同期裝置，1QF為斷路器。主變壓器(以下簡稱主變)接線組別為Y/△-11。同期設(shè)備包括微機同期控制器、微機多功能同步表。交流回路參數(shù)包括發(fā)電機小間端子箱待并側(cè)電壓(A612＇、B612＇)、發(fā)-變組保護C柜系統(tǒng)側(cè)電壓(A720＇、B720＇)，但是原設(shè)計的合閘回路無同期鑒定閉鎖繼電器。

圖1 原設(shè)計合閘回路無同期鑒定閉鎖繼電器

同期系統(tǒng)回路的特點：原設(shè)計無同期鑒定閉鎖繼電器，不滿足能源局“二十五項反措要求” 第10.9.1條，由于主變接線組別為Y/△-11，發(fā)電機待并側(cè)電壓UAB(UA612＇-UB612＇)超前系統(tǒng)側(cè)電壓UAB(UA720＇-UB720＇)30°，不能直接采用同期鑒定閉鎖繼電器，只能采用微機多功能同步表(該表可以整定待并側(cè)電壓與系統(tǒng)側(cè)電壓之間的相角差)，將多功能同步表的輸出接點接入并網(wǎng)斷路器的合閘回路中，實現(xiàn)閉鎖合閘回路，但是，同期裝置與多功能同步表的交流電壓回路采用同一組待并側(cè)電壓UAB和系統(tǒng)側(cè)電壓UAB。

1.2 同期檢查繼電器接線錯誤

電廠2的發(fā)-變組同期系統(tǒng)回路接線圖見圖2，其中DTK為同期投入轉(zhuǎn)換開關(guān)；WY為單雙側(cè)無壓轉(zhuǎn)換開關(guān)；TJJ為同步檢定繼電器。主變接線組別為Y/△-11。同期設(shè)備包括智能復(fù)用同期裝置、同期檢查繼電器。交流回路為：發(fā)電機小間端子箱待并側(cè)電壓(A612＇、B612＇)、發(fā)-變組變送器屏系統(tǒng)側(cè)電壓(A720＇、B720＇)。合閘回路盡管原設(shè)計有同期檢查繼電器，但是，同期檢查繼電器接線錯誤，不滿足能源局“二十五項反措要求”中的第10.9.1條，由于主變接線組別為Y/△-11，發(fā)電機待并側(cè)電壓UAB(UA612＇-UB612＇)超前系統(tǒng)側(cè)電壓UAB(UA720＇-UB720＇)30°，不能直接采用同期檢查繼電器，原設(shè)計系統(tǒng)側(cè)電壓UAB經(jīng)過一臺單相變壓器后接入同期檢查繼電器，該電壓與待并側(cè)電壓UAB之間還存在30°相位差，沒有將待并側(cè)電壓UAB與系統(tǒng)側(cè)電壓UAB之間相位差校正為0°，該機組調(diào)試期間就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)此項缺陷，在同期屏新增一臺三相轉(zhuǎn)角變壓器，從發(fā)-變組變送器屏取出系統(tǒng)側(cè)電壓(A720＇、B720＇、C720＇、N720＇),接入三相轉(zhuǎn)角變壓器后，轉(zhuǎn)角變壓器輸出系統(tǒng)側(cè)電壓UAB接入同期裝置和同期檢查繼電器，將同期檢查繼電器的輸出接點接入并網(wǎng)斷路器的合閘回路中，實現(xiàn)閉鎖合閘回路的作用，但是，同期裝置與同期檢查繼電器的交流電壓回路采用同一組待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓UAB。

圖2 同期檢查繼電器接線錯誤

1.3 同期裝置與同步表的交流電壓回路采用同一組待并側(cè)電壓UAB和系統(tǒng)側(cè)電壓UAB

電廠3的發(fā)-變組同期系統(tǒng)回路接線圖見圖3，其中主變接線組別為Y/△-11，同期設(shè)備包括自動準(zhǔn)同期裝置。同期交流回路為發(fā)電機小間端子箱待并側(cè)電壓(A632＇、B632＇)、發(fā)-變組變送器屏系統(tǒng)側(cè)電壓(A720＇、B720＇)。合閘回路無同期檢查繼電器。同期系統(tǒng)回路原設(shè)計無同期鑒定閉鎖繼電器，不滿足能源局“二十五項反措要求” 的第10.9.1條，無同期鑒定閉鎖繼電器的輸出接點接入并網(wǎng)斷路器的合閘回路中，實現(xiàn)閉鎖合閘回路的作用，但是，同期裝置與多功能同步表的交流電壓回路采用同一組待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓UAB。

圖3 同期裝置與同步表的交流電壓回路采用同一組電壓

1.4 同期裝置與同步檢查繼電器的交流電壓回路采用同一組待并側(cè)電壓Ucb和系統(tǒng)側(cè)電壓Uc

電廠4的發(fā)-變組同期系統(tǒng)回路接線圖見圖4，其中KC2為同期合閘繼電器；KC11為同期啟動繼電器；KC12為同期投入繼電器；KCO為同步檢查繼電器；ZTQ為同期裝置型號。主變接線組別為Y/△-11。同期設(shè)備包括微機同期控制器、同步檢查繼電器。交流回路：發(fā)電機小間端子箱待并側(cè)電壓(C613＇、B613＇)、發(fā)-變組保護C柜的系統(tǒng)側(cè)電壓(Sc720＇、N720＇)。

圖4 同期裝置與同步檢查繼電器交流電壓回路采用同一組電壓

合閘回路有同期檢查繼電器。由于主變接線組別為Y/△-11，發(fā)電機待并側(cè)電壓UCB(UC613＇-UB613＇)與系統(tǒng)側(cè)電壓UC(USc720＇-UN720＇)同相位，可以直接采用同步檢查繼電器，將同步檢查繼電器的輸出接點接入并網(wǎng)斷路器的合閘回路中，實現(xiàn)閉鎖斷路器合閘回路的作用，但是，同期裝置與同步檢查繼電器的交流電壓回路采用同一組待并側(cè)電壓UCB和系統(tǒng)側(cè)電壓UC。

2 發(fā)-變組同期系統(tǒng)回路優(yōu)化

2.1 同期裝置與同期鑒定閉鎖繼電器的交流電壓回路

同期裝置與同期鑒定閉鎖繼電器的交流電壓回路應(yīng)采用不同組的待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓，即同期裝置接入一組待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓，同期鑒定閉鎖繼電器接入另一組待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓。

2.2 對于待并側(cè)電壓(A632＇、B632＇)和系統(tǒng)側(cè)電壓(A720＇、B720＇)的同期系統(tǒng)

對于待并側(cè)電壓(A632＇、B632＇)和系統(tǒng)側(cè)電壓(A720＇、B720＇)的同期系統(tǒng)，如果第一組待并側(cè)電壓取自發(fā)電機出口1號電壓互感器(TV)的測量級二次繞組，第二組待并側(cè)電壓取自發(fā)電機出口2TV的測量級二次繞組；如果第一組系統(tǒng)側(cè)電壓取自母線TV的測量級二次繞組，第二組系統(tǒng)側(cè)電壓取自母線TV的計量級二次繞組。

如果采用同期鑒定閉鎖繼電器，將系統(tǒng)側(cè)電壓(A720＇、B720＇、C720＇、N720＇)接入三相轉(zhuǎn)角變壓器后，轉(zhuǎn)角變壓器輸出系統(tǒng)側(cè)電壓UAB接入同期鑒定閉鎖繼電器。如果采用微機多功能同步表，則不需要三相轉(zhuǎn)角變壓器，可直接接入。

同期鑒定閉鎖繼電器和微機多功能同步表應(yīng)接入原設(shè)計的待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓，同期裝置應(yīng)接入新增的待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓。

2.3 對于待并側(cè)電壓(C613＇、B613＇)、系統(tǒng)側(cè)電壓(Sc720＇、N720＇)的同期系統(tǒng)

對于待并側(cè)電壓(C613＇、B613＇)、系統(tǒng)側(cè)電壓(Sc720＇、N720＇)的同期系統(tǒng)，如果第一組待并側(cè)電壓取自發(fā)電機出口1TV的測量級二次繞組，第二組待并側(cè)電壓取自發(fā)電機出口2TV的測量級二次繞組；如果第一組系統(tǒng)側(cè)電壓取自母線TV的零序繞組的抽取電壓，第二組待系統(tǒng)側(cè)電壓取自母線TV的測量級二次繞組的C相電壓。

無論采用同期鑒定閉鎖繼電器，還是采用微機多功能同步表，都不需要安裝三相轉(zhuǎn)角變壓器，待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓可以直接接入。

同期鑒定閉鎖繼電器和微機多功能同步表應(yīng)接入原設(shè)計的待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓，同期裝置應(yīng)接入新增的待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓。但是，應(yīng)該注意新增的系統(tǒng)側(cè)電壓的額定電壓是57.7 V，不是100 V，因此，進行同期裝置的定值整定時，系統(tǒng)側(cè)的額定電壓應(yīng)輸入57.7 V。

3 發(fā)-變組同期系統(tǒng)回路傳動試驗

3.1 發(fā)-變組同期系統(tǒng)靜態(tài)傳動試驗

a.在同期鑒定閉鎖繼電器待并側(cè)加壓，接入斷路器合閘回路的常閉接點應(yīng)斷開，101Ⅰ、103之間應(yīng)不通；系統(tǒng)側(cè)加壓，常閉接點應(yīng)斷開，101Ⅰ、103之間應(yīng)不通；待并側(cè)和系統(tǒng)側(cè)同時加壓常閉接點應(yīng)閉合，101Ⅰ、103之間應(yīng)不通。

b.在同期裝置待并側(cè)加壓，畫面顯示待并側(cè)電壓，合閘繼電器接入斷路器合閘回路的常開接點應(yīng)斷開，101Ⅰ、103之間應(yīng)不通；系統(tǒng)側(cè)加壓，畫面顯示系統(tǒng)側(cè)電壓，合閘繼電器常開接點應(yīng)斷開，101Ⅰ、103之間應(yīng)不通；待并側(cè)和系統(tǒng)側(cè)同時加壓，待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓相位差為0°，畫面顯示待并側(cè)和系統(tǒng)側(cè)電壓、待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓相位差為0°，合閘繼電器常開接點應(yīng)閉合，101Ⅰ、103之間應(yīng)不通。

c.在同期鑒定閉鎖繼電器待并側(cè)和系統(tǒng)側(cè)同時加壓，待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓相位差為0°，同期鑒定閉鎖繼電器常閉接點應(yīng)閉合；在同期裝置待并側(cè)和系統(tǒng)側(cè)同時加壓，待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓相位差為0°，畫面顯示待并側(cè)和系統(tǒng)側(cè)電壓、待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓相位差為0°，合閘繼電器常開接點應(yīng)閉合，101Ⅰ、103之間應(yīng)導(dǎo)通。

3.2 發(fā)-變組同期系統(tǒng)動態(tài)傳動試驗

按照國家能源局2014年發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》中10.9.2.2的要求，發(fā)-變組帶空載母線升壓至額定電壓后，應(yīng)做以下幾點。

a.合上同期鑒定閉鎖繼電器待并側(cè)電壓空氣斷路器，同期鑒定閉鎖繼電器常閉接點應(yīng)斷開，101Ⅰ、103之間應(yīng)不通；合上系統(tǒng)側(cè)電壓空氣斷路器，常閉接點應(yīng)斷開，101Ⅰ、103之間應(yīng)不通；合上待并側(cè)和系統(tǒng)側(cè)電壓空氣斷路器，閉接點應(yīng)閉合，101Ⅰ、103之間應(yīng)不通。

b.合上同期裝置待并側(cè)電壓空氣斷路器，畫面顯示待并側(cè)電壓，合閘繼電器常開接點應(yīng)斷開，101Ⅰ、103之間應(yīng)不通；合上系統(tǒng)側(cè)電壓空氣斷路器，畫面顯示系統(tǒng)側(cè)電壓，常開接點應(yīng)斷開，101Ⅰ、103之間應(yīng)不通；合上待并側(cè)和系統(tǒng)側(cè)電壓空氣斷路器，待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓相位差為0°，畫面顯示待并側(cè)和系統(tǒng)側(cè)電壓、待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓相位差為0°，常開接點應(yīng)閉合，101Ⅰ、103之間應(yīng)不通。

c.合上同期鑒定閉鎖繼電器待并側(cè)和系統(tǒng)側(cè)電壓空氣斷路器，常閉接點應(yīng)閉合；合上同期裝置待并側(cè)和系統(tǒng)側(cè)電壓空氣斷路器，畫面顯示待并側(cè)和系統(tǒng)側(cè)電壓、待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓相位差為0°，常開接點應(yīng)閉合，101Ⅰ、103之間應(yīng)導(dǎo)通。

由此可知，發(fā)-變組同期系統(tǒng)檢同期試驗?zāi)康氖菫榱蓑炞C其同期系統(tǒng)中交流電壓回路的正確性，發(fā)-變組同期系統(tǒng)假同期試驗?zāi)康氖菫榱蓑炞C其同期系統(tǒng)中斷路器合閘閉鎖回路的正確性。

4 結(jié)束語

針對發(fā)-變組同期系統(tǒng)回路存在的設(shè)計缺陷，進行了以下回路的優(yōu)化。

a.同期裝置與同期鑒定閉鎖繼電器的交流電壓回路應(yīng)采用不同組的待并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓。

b.待并側(cè)電壓(A632＇、B632＇)和系統(tǒng)側(cè)電壓(A720＇、B720＇)的同期系統(tǒng)，采用同期鑒定閉鎖繼電器，將系統(tǒng)側(cè)需接入三相轉(zhuǎn)角變壓器，采用微機多功能同步表直接接入。

c.待并側(cè)電壓(C613＇、B613＇)、系統(tǒng)側(cè)電壓(Sc720＇、N720＇)的同期系統(tǒng)，無論采用同期鑒定閉鎖繼電器，還是采用微機多功能同步表，都可以直接接入，并通過發(fā)-變組同期系統(tǒng)回路傳動試驗驗證了改進方法的正確性，提高了發(fā)-變組同期系統(tǒng)的可靠性，消除了發(fā)電機非同期并網(wǎng)的可能性。