（龙羊峡发电分公司 青海省海南州共和县龙羊峡镇 811800 ）
摘要：由于发电机同期点与发电机之间设置了主变压器，且主变分接头位置运行电压高于系统电压10kv，而同期电压的采集不是在断路器就近的两侧采集，所以在整定同期装置压差闭锁值时，未考虑到主接线方式与同期回路匹配等问题，并网瞬间在一次侧产生了无功功率冲击偏大。经过分析，首先采取了重新整定同期装置压差闭锁定值，有效降低了发电机并网时无功功率冲击过大的现象；其次利用机组检修期间调整了主变分接头运行档位，彻底消除了发电机并网时无功功率冲击过大的现象。
关键词：水轮发电机 无功功率冲击 压差闭锁值 主变分接头 同期装置
0引言
某水电站4台320MW发电机组，机端电压15.75kv。发电机与主变压器组成单元接线方式如图1，经主变压器升压后，通过330kV电压等级接入西北电网。自2015年4台机组LCU系统相继改造后，发电机组并网时出现了无功功率冲击过大的现象。本文详细分析机组并网产生无功冲击过大的现象原因，并提出了切合实际的防范措施和解决办法，为电站和电网的安全稳定运行提供技术保障。
图1发电机单元主接线
1无功冲击过大原因分析及处理
1.1现象描述
机组LCU改造完成后，发电机初次自动开机建压至额定值15.75kv，系统母线电压为353kv，同期装置启动以后，面板显示机端二次电压为100v，系统二次电压显示为107v，同期装置提示压差不在允许范围内（压差闭锁值整定为5v），同时增磁脉冲指示灯在闪烁，表明同期装置在给励磁系统发增加机端电压的命令，大约1分钟后，同期装置面板显示机端二次电压为102.1v。当同期装置发出合闸脉冲后，机组并网成功，无功功率由并网前的0Mvar上升到了180Mvar。由此判断机组并网瞬间产生了过大的无功功率冲击。
1.2原因分析
在发电机准同期并网瞬间，只有当|UG-US|>0，发电机并网时才产生无功功率冲击，即待并侧一次电压大于系统侧电压时，冲击电流滞后发电机端电压90°，电流将对发电机起去磁作用，使机端电压降低，同时发电机立即输出无功功率。所以通过并网产生的现象可以确定机组并网瞬间待并侧的电压肯定是高于系统电压的。
为了确认分析的正确性，根据主变现运行档位参数如表1和图1中的PT变比参数，计算并网时一次侧产生的压差值。
表1 主变分接头档位参数
15.75kv/0.1kv=X/0.1021kv，X=16.1kv；
363kv/15.75kv=Y/16.1kv，Y=371kv；
式中X为机端二次电压102.1v时，一次电压值；
式中Y为机端电压16.1kv时，主变高压侧电压值；
同期点压差为：371kv-353kv=18kv。
发电机在并网瞬间，待并侧电压高于系统侧电压18kv，所以会产生向系统立即输送无功功率，使得系统电压上升了约1kv，产生了冲击。
为什么在机组LCU改造后会出现并网瞬间产生无功功率冲击偏大呢？原因在于机组LCU改造时同期装置也进行了换型，经过对改造前的同期装置整定参数检查发现，换型前的同期装置压差闭锁值为12.4v。同期装置换型前，当机组自动开机建压至额定值15.75kv，待并侧二次电压为100v；系统一次侧电压为353kv，二次侧电压为107v；主变高压侧电压为363kv，压差满足条件，此时并网压差为10kv，所以产生的无功冲击较小。
同期装置换型后，在整定压差闭锁值时，根据大型发电机并网要求，发电机出口电压与系统电压相同,其最大误差应在5%以内。工作人员误认为将压差闭锁值设置为5v就是将最大误差控制在了5%以内，而未考虑同期点的一次电压差值。如果我站的待并侧电压取自主变高压侧，且同期测量PT变比与系统侧同期测量PT变比一致，可以将同期压差闭锁值设置为5v，即可将同期点的电压最大误差控制在5%以内。
同期装置换型后，压差闭锁值相对换型前减小了，所以就出现了现象描述中并网过程，同期装置检测压差不满足条件，自动调高发电机的电压，同时主变高压侧的电压也在升高，所以在并网时产生了过大无功冲击是原因之一。
我站主变分接头运行档位是依据电网多年前要求而调整的运行档位，目前系统电压运行在353kv左右，在发电机额定电压不变的情况下并网时，主变高压侧电压为363kv，所以待并侧与系统侧存在10kv的固有压差也是发电机并网瞬间产生过大无功冲击原因之一。
1.3问题处理
经过分析，找出了发电机并网瞬间无功冲击过大的原因有两条：一是同期装置换型后，压差闭锁值整定不合适所致；二是主变分接头运行档位已经不满足目前电网运行的要求，存在10kv的固有压差。
在发变组检修期间，将主变分接头档位调整为了4档运行。
经过认真分析，我站发电机同期回路中，系统侧的PT变比在正常电压下运行与待并侧的PT变比在额定电压下运行时存在7v的压差，所以将换型后的同期装置压差闭锁值整定为7v较为合理。但发电机在建压过程中会出现异常情况，使得机端电压升高，此时同期装置压差闭锁值将起不到闭锁作用。如系统电压运行于353kv，其二次电压为107v，发电机出口电压为17.32kv时，其二次电压为107v，同期装置压差闭锁值7v满足要求，此时合闸在同期点产生的压差为25kv，造成的危害可想而知。我站使用的同期装置对待并侧电压有过压保护功能，但其过压保护定值最小只能设置为10%Ue，所以我们在启动同期装置回路中用励磁系统提供的“空载励磁电流超额定”信号常闭接点来闭锁同期装置，当机组在空载状态时，励磁电流超过额定值的1.1倍时，同期装置不能启动。
通过完成以上工作，发电机自动开机并网时，产生的无功冲击下降到了26Mvar，对系统电压未产生冲击。
2结论
发电机并网时合闸电压差不能完全消除，应使得待并侧的电压略高于系统侧电压，存在压差时就会产生冲击电流，冲击电流与电压差成正比，为无功性质。当冲击电流过大时，其产生的电动力对发电机定子绕组特别在其端部可能造成危害，所以要控制发电机并网时与系统的电压差值不能太大，保证不致因冲击电流过大产生的电动力损坏发电机和对系统带来大的无功冲击。
所以，在整定同期装置压差闭锁值时，需考虑到主接线方式、同期点设置位置、同期回路电压采集、待并侧同期电压互感器变比与系统侧电压互感器变比匹配等问题，最终的压差闭锁值应与同期点实际合闸压差对应，才能避免发电机组并网时产生过大的无功冲击。
另外，我站的主变高压侧未设置同期测量互感器，目前待并侧同期电压只能是通过发电机出口同期互感器测量，当主变高压侧有异常情况使得电压升高或降低时，同期电压闭锁值是不能真正起到闭锁作用的，并网瞬间产生的冲击危害会更大。所以这种同期电压采集不在同期点就近的方式存在缺陷，我们将在以后的工作中对同期电压采集回路进行改进，在主变高压侧设置专用的同期电压采集互感器，减小同期闭锁压差值，来消除这种安全隐患，如此，也同时可以取消启动同期装置中的“空载励磁电流超额定”闭锁条件，减少同期回路中的硬件繁琐条件，降低缺陷的发生率，提高同期回路的可靠性和安全性。
3参考文献：
[1]唐建辉， 黄红荔. 电力系统自动装置[M]. 中国电力出版社
论文作者:刘育强
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/13
标签：电压论文; 同期论文; 发电机论文; 装置论文; 系统论文; 机组论文; 过大论文; 《电力设备》2017年第24期论文;