同期装置压差定值整定对机组并网的影响

李志军 林建华

（广州中电荔新电力实业有限公司，广州 511340）

某火电厂2×330MW 发电机组以220kV 电压等级接入电网，在#1 机组临停后并网时出现无功功率冲击大和发电机机端电压偏高现象。由于发电机组并网时无功功率偏大会对系统电压造成冲击，影响机组安全，同时主变高压侧开关在两侧电压差较大情况下合闸，合闸电流必然较大，会影响开关寿命，逐渐降低开关触头断开电流的能力，并网前发电机机端电压偏高对发变组绝缘也不利[1]，因此及时找到并网时无功功率偏大的原因，采取正确的措施是保证电厂设备安全运行的需要。

1 机组一次接线及设备配置情况

电厂机组采取典型发电机-变压器组单元机组接线方式，主变选用三相双绕组强油风冷无激磁调压变压器，型号为SFP-400000/220，额定电压为242±2×2.5%/20kV，采用YN,d11 接线方式，正常运行时，主变高压侧抽头选取3 档，以242kV 额定电压运行。机组一次系统接线图如图1所示。

图1中，发电机组通过变压器高压侧断路器并入220kV 系统，待并、系统两侧电压互感器配置表如表1所示。

图1 电厂一次系统接线图

表1 并列点电压互感器配置表

2 事例分析

2.1 事件现象

机组并网时，有功负荷约6.9MW，无功功率最高达222MVar，机端电压峰值达21.32kV。

2.2 事件分析

在发电机组并网时，机端电压峰值达21.32kV，无功功率达222Mvar 运行。经过分析判断是发电机并网时产生无功冲击引起[2-3]。根据分析，并网点两侧额定电压（或压差）整定不正确，将造成“压差并网”，引起系统及机组的“无功冲击”，主要表现为：机组并网带大无功或并网时发电机进相运行[4]。发电机并网时，待并侧电压UG与系统电压US同相位φ=0°且频差Δf=0Hz，并网冲击电流为Ic=（UG-US）/jXd″。当UG-US＞0，即待并侧电压大于系统侧电压时，则冲击电流滞后机端电压90°，电流将对发电机起去磁作用，使机端电压降低，同时发电机并网时立即输出无功；当UG-US＜0，即待并侧电压小于系统侧电压，冲击电流超前机端电压90°，电流将对发电机起增磁作用，使机端电压升高，同时发电机并网时立即吸收无功[4]。

根据自准同期装置整定原则：在同步点合闸时，不应产生较大的冲击电流，同时不应对两侧电压平衡要求太高而延误同步时间[5]。通常并列点两侧允许电压差整定值应满足式（1）和式（2）的要求。

查阅该厂机组同期装置设定值，其压差定值设置为3%，与定值单一致且满足整定计算要求，排除了因同期装置压差定值设置偏大的影响。

此外，在与压差相关参数中“待并侧二次额定电压”、“系统侧额定二次电压”与定值单有所区别，如表2所示。

表2 同期装置定值差异表

当机组并网时，系统220kV 实际电压为235kV，则系统侧二次电压为61.67V，按照同期装置内设定值以及对压差设定不大于3%的要求，此时机端电压在106～109.5V 之间允许并网，对应的发电机机端电压一次侧电压范围为21.2～21.9kV，则主变高压侧一次电压范围为256.52～264.99kV，则主变高压侧与220kV 系统母线电压差最小为21.52kV，在并网时必然造成较大冲击。根据历史曲线查询结果，并网前发电机机端电压为19.5kV，主变高压侧电压为235.95kV。机组并网后由于冲击电流的作用，立即输出无功，由于与系统对应的电压差距较大，故发电机大量输出无功功率满足系统的需求。

按照定值单定值进行核算，以系统220kV 实际电压为235kV，则机端电压允许并网的二次电压范围为97.35～100.57V，对应发电机机端电压一次侧电压范围为19.52～20.1kV，则主变高压侧一次电压范围为236.19～243.4kV，则主变高压侧与220kV系统母线电压差最小为1.9kV，此时并网对系统和发电机或变压器的冲击影响较小。该电厂#2 机组同期装置内设定值与定值单保持一致，并网时机端电压为19.568kV，有功功率4.2MW，无功功率39Mvar，无功功率的冲击大大减小。

查阅电厂接入系统侧220kV 母线运行电压长期保持在235～236kV，则系统侧二次电压为61.67～61.93V。根据整定计算算法，当发电机机端电压在19.42 ～19.51kV 时主变高压侧电压为 234.98 ～236.07kV，能够实现并网无冲击或微小冲击。因此，按照分析和核算结果，推荐该厂同期整定定值见表3。

表3 同期装置推荐整定定值表

根据上述分析，按照表4所示定值进行整定同期装置，在并网时刻产生的无功功率冲击将远远小于39Mvar，基本实现并网无冲击现象。

3 结论

根据以上分析结果得出，该电厂产生发电机组并网无功功率增大、机端电压偏高现象可能导致励磁系统发出异常告警，其根本原因是同期装置中参数设定与定值单要求不一致。

从该事例分析可以看出，同期装置的参数至关重要，必须确保整定可靠，同时执行定值过程必须严格把关，以满足各种工况下同期并列的可靠性，减少对发电机、变压器等主要设备的冲击，延长设备运行寿命。

[1] 李翔.发电机并网无功冲击大原因分析及对策[J].电源技术应用,2013(10): 240-241.

[2] 任德宁.发电机同期系统参数不匹配造成并网冲击的分析[J].宁夏电力,2009(S): 40-43.

[3] 陈灵峰.杨文道,龚剑超.桐柏一号机并网瞬间机端电压偏高异常现象分析及处理[J].华东电力,2009,37(7): 57-59.

[4] 张鹏,杨平,王蕴敏,等.同期系统整定问题分析[J].内蒙古电力技术,2010,28(5): 27-29.

[5] 刘佩芬.大型同步发电机的自动准同期[J].西北电力技术,2004(1): 37-39.