摘要：我国电力系统总装机容量和单机容量的增长趋势是迅速的，取得的成就引起了世界的广泛关注。同时，这意味着在发生电气事故的情况下，如果没有有效的继电保护措施，损失将会更加严重。电网连接是机组启动后的关键环节，稍有差错就可能导致非同步合闸。非同期并网是电气运行过程中发生的一种恶性事故，可能对设备造成严重损坏，甚至造成电网的拉断。目前的自动准同步装置虽然在电厂中得到了广泛的应用，但为了避免同步装置异常引起的事故，仍然需要采取一些措施来保证同步装置的可靠性。
关键词：电厂；准同期；可靠性；同期检查继电器；
不定时合闸是对一次设备和电力系统的严重危害。尽管用于发电厂的自动准定时装置正变得越来越智能化，但是由于人为或者装置原因导致非同期并列，造成发电机主变损坏甚至电网崩溃的事故近年来仍有发生。因此，反措要求准同期装置出口回路应加装独立的同期检查继电器以进一步提高同期并列的可靠性。
一、原有设备存在的主要问题
1.没有自动选择时机的功能。合闸时机很难把握，而且各类开关的合闸时间各不相同，合闸时要求操作人员同时观察两侧电压表和转差表的情况，经常出现多次合闸不成功的事件。
2.合闸时机随意性大。由于断路器有机械和电气传动延时和断路器的固有合闸时问，很可能断路器在合闸时实际上已经不在并列操作的允许范围之内，从而造成非同期合闸，对电气设备和电力系统造成较大冲击。
3.如果过大的相角差并网。使发电机组的定子转子绕组、轴瓦、联轴器等过大的振动而受到严重的累积机械损伤，或诱发发电机组转子大轴系统扭振，有可能使发电机组正常的运行寿命大大缩短。
4.不能自动调节。为追求理想的同期合闸点．对电压差、频率差过分精细的调节，不但会消耗大量的时间，而且会带来较大的因维持发电机组空转而造成的能耗浪费。特别是频率(转速)调节时，必须由主控室运行人员与汽轮机操作室相互联系协调好，才能进行调节，这使得一个发电机的并网操作往往需要0.5 h才能成功。
5.原有的手动准同期装置已经服役近20 a，继电器已严重老化，用户维护调试困难，产品质量难以保证，可靠性已大大降低。
6.由于集中控制的需要和节省投资，过去往往设计成多台不同类型的断路器、几台发电机组共用一组同期小母线和一套自动准同期装置，不可避免地共用了一套自动准同期并网定值。由于不同类型的断路器合闸性能差异性很大，例如合闸速度的不同，不同电压等级的电压互感器二次同期比较的幅值和相位也有所不同，直接导致合闸导前时间的不同，在唯一的导前时间定值下，从而不可避免地会出现合闸脉冲的不准确性。
二、新增系统侧电压表和自动同期合闸投入开关的分析
新加装一块系统侧数显电压表在机组正常运行和并列前均投电，用于直观监视系统电压，发变组出口断路器母线侧隔刀机构及辅助触点是否正常。隔离开关平时仅跟随机组启停进行分合，操作频率很低，操作机构及辅助触点的故障不易被发现。正因为操作较少，隔离开关辅助触点内部弹簧长期处于一种受力形态，使得部分弹簧性能发生改变，导致触点分合状态异常。如果巡检人员发现电压表示数明显异常则首要考虑该同期电压回路是否正常，所以是非常必要的。原自动合闸出口设计仅有同期合闸装置输出扩展继电器HJ的两对开节点。为限制准同期装置误发合闸脉冲，除串入1TJJ闭锁接点外，加装自动准同期合闸投入空开DTK2，进一步提高了回路的可靠性。DTK2在机组启动准备并列前投入，机组正常运行及停机时断开，目的是设置一道人为可操作的开关作为避免准同期装置因误上电造成误动的“第三保险”，将非同期并列的风险降至最低。
三、微机自动准同期装置
1.装置采用高性能双微机（双CPU）结构，双机相互独立，合闸结果由双机表决输出，同时通过采用多种抗干扰与可靠隔离技术，通过国家静电放电、电磁辐射等电磁兼容性试验，软件采用多冗余设计，加上全面的自检功能，具有极高可靠性与稳定性；
2.采用现代控制理论，引入了人工智能思想，正确预测同期点，快速跟踪电压和频率，调节待并发电机，使之最快的速度进入给定区域，确保在出现第一个同期点时精确无误的合上断路器；
3.装置适用于发电厂、变电站同期并网，自动识别环网运行工况，同期对象达8个，扩展后可达16路，且根据不同对象，自动取其相应定值，支持相电压及线电压，可自动实现转角补偿功能，补偿因Δ/Y接线可能引起的相角差和电压差；压差、频差的高低限可单独整定以利于控制并网时的功率交换及消除PT变比不一致的影响；
4.装置可单独运行，亦可接受来自其它控制设备的遥控设备，非常方便地实现与其它监控系统配合；友好的人机界面，自动校正零位，线性便于维护方便。从上面可以看出，装置的特点包括：（1）正确预测同期点。断路器从分到合有个固有的时间，称固有合闸时间，因断路器的构造原理，机构不同，合闸时间的长短存在较大的差异，因此合闸令的发出时间该在同期点出现前已补偿合闸时间，这个提前的时间，称为导前时间Tdl；ΔU、Δf在规定范围内后，装置发出合闸令，在经Tdl后合闸，断路器触头真正合上；MFC2061装置能根据当前的滑差和相位差情况，依据一定算法，在临近发出合闸令时刻，准确的预报出经T dl后的同期点，针对不同的断路器不同对待，通过整定各个同期点断路器的合闸导前时间T dl，使各个不同的断路器均能在最佳的时机合闸成功，这直接关系到同期装置的同期质量。在MC2061装置中，合闸脉冲的导前时间为断路器合闸时间+合闸回路中继电器动作时间+内部输出继电器时间。（2）支持相/线电压及转角补偿。接入装置的U g和U s电压一般是100V，也允许接入57.74V，只需100V时设系统电压补偿因子K Us和待并电压补偿因子K Ug为1.0；接入57.74V时，两个补偿因子为1.732，通过电压的补偿因子的设置即可满足需要。装置支持自动补偿功能，实际应用中，有时在断路器两侧PT间存在变压器，其两侧的接线方式不一样，这样就存在转角问题，例：变压器为Y/Δ-11型，造成了高、低压侧的矢量图不重合，有30°的角差（低压侧超前高压侧30°），如果U g和U s的接线未对这个进行纠正也未采用外部转角器进行转角，则进入装置的电压必然也有30°角差，对于这种情况，装置提供了5种角度设置：-60°、-30°、0°、30°、60°，通过软件转角补偿的设置，消除高、低压侧的矢量图的角差。（3）MFC2061装置同期过程流程图如图1所示。
从这个流程中，可以看出微机自动准同期装置的上述特点，并且可以看出下列不同工况下执行的流程路径：①准同期工况时：合闸类型为有压且有同期令，并判ΔU、Δf在规定范围（若范围外，装置发出调速，调压的增减脉冲），当满足要求后，根据Δ准的变化规律，寻找预测最佳的同期点，完成同期合闸；②当无压工况时，装置判断合闸类型，若为无压且令为无压同期则直接发同期合闸脉冲合闸；③合环工作过程时，流程走到有压同期后判是否为合环工况且装置为线路类型，确定是后直接发同期合闸脉冲合闸。
总之，同期装置是发电厂的重要自动装置,它直接影响到发电机的安全与寿命。虽然回路元件的增加给检修工作增添了一定工作量，但是出于安全可靠的考虑，自动准同期装置出口回路增设同期检查继电器的办法是值得推广的。应该定期对除同期装置本身检验以外，还要重视同期检查继电器的检验和开放出口的绝缘测试，接地可靠性检查，防止误出口或者无法正常开放闭锁造成延迟并网。
参考文献：
[1]肖龙兴.浅谈电厂同期合闸的应用.2017.
[2]王海平，张旭东，探讨电厂同期合闸的应用.2017.
论文作者:赵越
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年10期
论文发表时间:2019/10/30
标签：同期论文; 装置论文; 断路器论文; 电压论文; 时间论文; 机组论文; 继电器论文; 《当代电力文化》2019年10期论文;