摘要：所谓非同期并列就是指在不符合并列条件下，强行将发电机并入电力系统。在发电机电压互感器极性接错，分析了这种情况下的非同期并列，进而提出了避免类似事故再次发生的措施。
关键词：发电机；非同期；措施
0 引言
发电机非同期并网过程类似电网系统中的短路故障，其后果是非常严重的。发电机非同期并网产生的强大冲击电流不仅危机电网的安全稳定，而且对发电机、变压器以及汽轮发电机组的整个轴系也将产生巨大的破坏作用。
当并列条件不满足时，电压差主要会引起无功功率冲击；相角差主要会引起有功功率冲击，使机组的主轴受到扭矩，当φ=120°时合闸产生的轴扭矩为重大，是负荷时轴扭矩的7倍，将使主轴损坏；φ=180°时合闸，将使发电机定子线圈受到最大应力的作用。频差条件只要求不超过允许值即可。这三个条件，必须同时满足，将发电机并入系统，才是安全的。
1 发电机并列的条件
发电机电压的有效值和系统电压的有效值接近相等，即5%-10%Ue以内；发电机电压的相位和系统电压的相位接近相同，即φ为5°-10°；发电机的频率和系统的频率接近相等，发电机电压的相序和系统电压的相序一致。
1．1发电机电压与系统电压的有效值接近相等
如果准备并列的同步发电机和系统的频率和相位相同，只是电压不相等。由于发电机电压UG不等于系统侧电压U0，于是在开关触点之间出现一个电压差ΔU,ΔU=U0—UG。在这种情况下使发电机并列，在ΔU的作用下，必然会出现一个冲击电流。在合闸瞬间，ΔU愈大，冲击电流也愈大。
1．2 发电机电压与系统电压的相位接近相同
如果准备并列的同步发电机和系统的电压大小和频率相等，只是两电压之间的相位不同，这时也会出现电压差。最严重的情况是发电机电压UG与系统侧电压U0反相。这时ΔU的最大值是UG （或U0）的两倍。在这种情况下使发电机与系统并列，冲击电流可能达到额定电流的20—30倍。发电机电压UG与系统侧电压U0的相位差愈小，冲击电流愈小。只有在UG与U0相位差为零时合闸并列，冲击电流才等于零。
2．非同期并列分析
所谓非同期并列就是指在不符合并列条件下，强行将发电机并入系统。现在选择发电机出口电压互感器一次侧与二次侧极性接错这种情况，分析同期装置动作行为。
2．1非同期并列分析
将发电机电压互感器一次极性接错，同期装置仍能发出合闸脉冲，分析如下。
发电机同期装置分析计算电气量的是加在装置上系统侧与待并侧TV二次侧电压，判断的是这两个电压的同期点。只有TV二次侧电压能真实反映一次侧电压大小和相位关系时，同期装置判断的同期点才能代表一次设备的同期点，才能正确的使发电机以准同期方式与系统并列。否则必然造成非同期并列。如下图所示。
如图1（a）所示，U0是系统侧TV二次电压，UG是待并发电机TV二次电压。同期装置判断出同期点O后，按整定的导前时间发出将发电机并列，完成准同期并列操作。
当TV二次侧极性与一次侧极性相反时，如图1（a）所示， UG’是待并发电机TV一次电压极性，即UG与UG’相位差180°。图中所示发电机一、二次设备的同期点是同一个，所以同期装置在这个同期点上会发出合闸脉冲。在这种情况下发电机并网，在系统和发电机实际电压之间存在电压差ΔU，产生很大的冲击电流。经过同期点后系统电压与发电机实际电压波形又迅速拉开，维持电压差的存在 。这样长时间存在大电流，在这种冲击电流下使发电机转速迅速下降，转子受到不断变化的电磁力的作用，产生很大的机械振动，发电机的保护动作跳闸解列停机。
2．2同期装置静态试验
将发电机同期装置做了必要静态试验，首先模拟发电机电压、频率与系统电压、频率接近时，同期装置能正确发出合闸脉冲。
然后，将发电机侧电压更改极性，重复上述试验。结果是同期装置仍能发出合闸脉冲。同期装置显示在0°合闸，外围表计显示是在相位差180°时发出合闸脉冲。说明了只有将能正确反映一次设备运行情况的电压量送到同期装置上，它才能按实际需要的同期点发出合闸脉冲。其他情况下，同期装置发出的合闸脉冲都是错误的。
3．防止非同期合闸措施
3．1检查TV一、二极性
首先要了解待并发电机设备和系统侧设备的相序和一次联线方式。然后检查TV一、二次极性、相别以及变比。确定发电机与系统并列点两侧同期回路电压相位关系。是否需要转角变，确定同期回路转角变的组别。最后必须保证作到进入同期回路的两侧电压相位角为0°。
3．2发电机定相试验
发电机定相试验是校核同期电压的正确性，对同期表及同期检定继电器进行实际校核。核实发电机电压相序与系统相序一致。
试验方法是系统侧TV所在的母线置热备用态，利用发电机作为电源，合上发电机出口隔离刀闸和断路器，使系统侧TV带电，从而达到两侧TV在同一电源下的目的。同步表的指针应指示在同期点上不动。否则，同期回路的接线认为有错误。
这项试验是同期系统调试必不可少的一个环节，是检验同期系统交流回路接线的正确性的最好方法之一。避免因接入同期装置的电压信号错误而发生非同期合闸的可能。
4．结论
同期系统肩负发电机与电网安全并列的重任，新建机组其同期系统的调试必须遵循科学、安全的原则，根据现场的实际情况制定方案，采取简单、有效的方法严谨地进行各项试验，确保不发生非同期合闸事故，避免不必要的损失。
参考资料：
[1]《电工学》 哈尔滨工业大学电工学教研室 水利电力出版社出版 1983年第二版。
[2]《电力系统继电保护实用技术问答》第二版 国家电力调度通信中心编 中国电力出版社。
[3]张益，黄家裕， 同步发电机误同期是的电磁转矩分析，《大电机技术》1998，3。
作者简介：
王长军（1968年10月），男，河南省新乡市，助工，继电保护技师，从事继电保护与安全自动装置运行及检修管理技术工作。
论文作者:王长军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/4
标签：同期论文; 发电机论文; 电压论文; 系统论文; 装置论文; 极性论文; 相位论文; 《电力设备》2017年第7期论文;