某電廠同期裝置并網合閘失敗的原因分析及處理方法

張華

摘要：在電力系統中，有許多電源點并列在一起運行，每個發電機的電壓、角度都在允許的極限值以內同步運行，當部分電源與電網解列后需要并入主網運行，則必須要滿足開關兩側電壓大小相等、頻率相等、相位相同的并網條件，否則將產生極大的沖擊電流，會損壞系統中的發電機引起系統電壓嚴重下降，甚至可能使電力系統徹底崩潰。為了避免非同期并網事故的發生，電力系統運行過程中經常用同期裝置來判斷斷路器兩側是否達到同期條件，從而決定能否執行合閘并網[1]。

關鍵詞：同期裝置 ?并網條件 ?同期繼電器 ?合閘 ?并網

引言

某電廠同期柜由一臺同期裝置、一臺操作盤和一個同期檢查繼電器組成，設計系統側和待并側額定電壓均為100V/100V。該同期裝置配置了手動準同期并列、半自動準同期并列、自動準同期并列、檢無壓并列等功能，可識別差頻及同頻并網方式，對發電機進行調頻、調壓控制。當同期裝置和同期繼電器同時監測到滿足并網條件后，發出同期合閘命令，各自輸出節點閉合，串聯至開關操作機構完成整個同期并網合閘的過程[2]。

一、問題描述

某電廠在110kV GIS系統升級改造后，線路、母線相關二次電壓回路部分接入同期裝置和同期繼電器的額定電壓與技改前發生了變化，導致同期裝置在進行110kV同期點同頻并網過程中不能輸出合閘信號而并網失敗。

二、原因分析

1、經檢查某線路、主變高壓側同期點存在壓差問題，是由于現對應線路和主變隔離刀閘位置信號未反饋到發變組保護柜所致，導致電壓切換不正常。

2、110kV母線與線路側角差皆為60°，母線與主變角差皆為180°，經分析原GIS母線側取同期電壓點為母線PT開口三角形UC相單相電壓，新GIS母線側取電壓點為開口三角中抽取UBC電壓，開口三角形UCB電壓與線路側單相PT 中UC相電壓夾角為60°，與主變低壓側#4PT電壓夾角為180°。

3、由于同期合閘出口接點由同期裝置的合閘輸出和允許接點及同期繼電器的輔助接點串聯輸出（如圖1），同期條件必須滿足同期裝置和同期繼電器時才能輸出合閘命令，完成同期合閘[3]。

經過分析同期裝置并網失敗的波形，同期裝置監測壓差、頻差和角差均滿足要求，同時同期合閘和同期繼電器均吸合，即同期裝置同期合閘過程沒有問題。

檢查同期繼電器時，當選擇同期點確認后，同期繼電器發出告警信號，由于該同期繼電器的系統側和待并側額定電壓均為100V且不可整定，同時具備低壓閉鎖功能，即電壓低于0.8Un時，閉鎖輸出，也就是Ub=57.74V<80V時，繼電器發出告警信號并閉鎖同期裝置輸出輔助接點不閉合，導致該同期點無法成功合閘。

三、解決方法

為了解決同期點角差的問題，首先檢查隔離刀閘輔助接點回路，確保電壓經操作箱切換后正常，將母線側同期點改為PT二次側第三組電壓（保護用，3P級，變比為110/√3/0.1/√3kV）C相，同期裝置內部系統側電壓由100V改為57.735V，改變后同期點存在壓差，將電壓系數改為1.732，使其不再產生壓差，同時也解決了角度問題。

由于110kV母線電壓回路輸入同期裝置的電壓值發生變化，原設計為額定100V，現在部分同期點輸入電壓為57.74V。各同期接點的輸入電壓需選擇同期點并確認后輸入到同期裝置和同期繼電器進行同期監測（如圖2），但由于同期繼電器只能進行額定電壓100V的電壓監測，遂需要將更改后的輸入電壓57.74V通過一個轉角變壓器變為100V同相位電壓后，輸入同期屏柜的采集回路。

經過在同期并網合閘電壓采樣回路上增加轉角變壓器，使得同期裝置和同期繼電器同時檢測到滿足并網條件而將此問題得已解決。

例如，同期點3的系統側電壓由原100V輸入改成57.54V，待并側電壓原為100V不變，那需將同期點3的系統電壓通過轉角變壓器變為100V同相位電壓輸入，即如圖3。

同理，其它同期并網接點均按這種方式一并處理，同期點電壓同源情況下可以通過并接接入，處理圖如下。

參考文獻

[1]《淺析準同期裝置的工作原理》 郭繼祖 電子機械工程2014年第2期

[2]《電力系統自動裝置原理（第四版）》 上海交通大學 ? 第二章

[3]《廠家同期裝置說明書》