发电机微机准同期装置调试及并网分析陈益飞（江苏射阳港发电有限责任公司，江苏盐城224346）收稿日期：2009-06-19；修回日期：2009-07-25摘要：射阳港发电厂3号、4号137.5MW 发电机组通过SID －2CM 型微机自动准同期装置实现发电机组与电网的并列操作，在对SID －2CM 型微机自动准同期装置工作原理及差频并网方式介绍的基础上，详细分析了射阳港发电厂3号、4号机组微机自动准同期装置调试内容及现场试验数据，重点提出了为实现发电机组顺利并网所必须进行的静态试验和带开关整组传动试验的试验方法及措施，并总结了该装置在射阳港发电厂应用经验。
关键词：发电机；同期装置；调试；并网中图分类号：TM31文献标志码：B文章编号：1009－0665（2009）05－0078－04Jiangsu Electrical Engineering2009年9月江苏电机工程第28卷第5期将同步发电机投入电力系统并列运行的操作称为并列操作，并列操作是电力系统运行中的一项重要操作，在发电厂中频繁出现［1］。
发电机同期装置是发电厂电气二次系统的重要组成部分，它实现发电机组与电网的并列操作，并网的条件是发电机与系统之间的相序、频率、电压都要相同时，即所谓同期时才能并网，将发电机组安全、可靠、准确快速地投入，从而确保系统的可靠、经济运行和发电机组的安全。
文章以射阳港发电厂3号、4号2×137.5MW 发电机组为例，描述了电厂发电机微机准同期装置的静、动态试验和并网情况。
1系统概述微机型自动准同期装置的工作原理具有一定的智能性，能根据采集到的电参数，计算并自动发出指令，对发电机的电压、频率进行调节，一旦准同期条件满足，则能自动在适当的时间发出合闸脉冲，使同期点断路器能在最佳时机合闸。
此时发电机两侧电压差最小，发电机并网过程中受到的冲击也最小，对发电机也最安全。
射阳港发电厂的3号、4号机组装机容量为2×137.5MW ，采用发电机一变压器组单元接线，分散控制系统（DCS ）监控方式，以220kV 电压等级接入系统。
3号、4号机各配一套独立同期装置，为深圳市智能设备开发有限公司生产的SID －2CM 型微机自动准同期装置，自动准同期装置安装于3号、4号发电机控制屏，同期二次回路在3号、4号机继电保护小室单独组屏。
同期装置系统侧电压取自220kV 母线电压互感器（TV ），经电压切换装置切换后送入同期屏，待并侧电压取自发电机出口15.75kV 侧装设的同期专用TV 。
2差频并网方式目前，电力系统的并网方式按两并列系统之间的关系可分为2种情况：差频并网方式和同频并网方式。
差频并网是指在发电厂中，发电机与系统并网或已解列两系统间联络线的同步并网。
它们是两个电气上没有联系的电力系统并网。
射阳港发电厂1号、2号机组发电机的机端断路器和3号、4号机组发变组高压侧断路器即为此类型。
其特征是在同步并列点处两侧电源的电压、频率均可能不同，且由于频率不相同，使得两电源之间的功角（电压相位差）在不断变化。
进行差频并网是要按准同期条件实现并列点两侧的电压相近、频率相近时，捕获两侧电压相位差为0的时机来完成的平滑并网操作。
允许频差和允许压差是并网的两个条件，当并列点两侧的频率差和电压差在这两个参数指定的范围内，即满足频差和压差并网条件。
3同期装置试验发电机同期装置及其二次回路相对简单，所以在许多情况下，试验人员往往简单处理一些试验环节，以至于在发电机短路试验和发电机空载下励磁调节器试验完成后的假同期试验和准同期并网试验中产生不必要的中断而进行故障查找，从而延误整个发电机并网试验进程，所以在发电机组整套启动并网试验前对发电机同期装置的静、动态调试就显得尤为重要。
同期系统调试报告中主要试验项目为：外观及接线检查、继电器检验、调压功能测试、调频功能测试、导前时间测试、报警信号检查、核相试验、发变组断路器假同期试验及准同期并网试验。
其中外观及接线检查、继电器检验、调压功能测试、调频功能测试、导前时间测试属于同期装置静态试验内容，核相试验、假同期试验及准同期并网试验属于动态试验内容。
同期装置是否能正确发出合闸脉冲，取决于试验项目的完整及准确性，若缺少了发电机电压幅值、滑差频率下的试验项目，并不能完全保证同期装置动78作的正确性。
由于现在发电厂电气控制系统中，发电机的开机都是由DCS和数字电液调节（DEH）系统完成，所以还须完成在DCS和DEH系统控制下，带发变组出口断路器的同期系统整组试验。
以射阳港发电厂3号、4号机组为例，说明发电机微机准同期装置的静、动态试验调试内容以及整组试验的试验方法。
利用PW30A型继电保护测试装置分别模拟待并侧电压和系统侧电压，在不同方式下改变电压的幅值和频率进行试验。
3号、4号机组同期装置设置待并侧TV二次电压整定值为95V，系统侧TV 二次电压整定值为104V。
同期装置采用差频并网。
SID－2CM型微机自动准同期装置允许压差是一个相对值，定义为待并侧电压减系统侧电压的差值。
待并侧电压允许值范围可按（1）式计算：U gc1=U sc1U gzdszd（±ΔU％）（1）式中：U s z d为系统侧TV二次电压整定值，V；U s c l为系统侧TV二次电压实测值，V；U g z d为待并侧TV 二次电压整定值，V；U gcl为待并侧TV二次电压允许范围，V；±ΔU％为允许压差。
取“±”，则差值不论是正、是负均可并网［2］。
表（1—10）所示电压差值为待并侧电压值与换算到待并侧的系统侧电压值的差值。
频率差值的定义均为待并侧频率值减系统侧频率值的差值。
电压差值可按下式计算：U c=U gcs-U scs（U gzd/U szd）（2）式中：U c为电压差值，V；U szd为系统侧TV二次电压整定值，V；U scs为系统侧TV二次电压试验值，V；U gzd 为待并侧TV二次电压整定值，V；U gcs为待并侧TV 二次电压试验值，V。
3．1调压功能试验3.1.1升高发电机电压试验两侧电压频率不变，但有固定频差。
改变发电机电压幅值试验。
试验定值：允许压差ΔU=±4％U e，待并侧电压U e=95V，（1±4％）U e=（91.2-98.8）V；试验初始值设定：f s=50Hz，f g=50.1Hz，ΔU=-7.0 V，U scs=104V，U gcs=88V。
试验中手动升高发电机电压，试验结果如表（1，2）所示。
3.1.2降低发电机电压试验两侧电压频率不变，但是有固定频差。
改变发电机电压幅值试验。
试验定值：允许压差ΔU=±4％U e，待并侧电压U e=95V，（1±4％）U e=（91.2-98.8）V；试验初始值设定：f s=50Hz，f g=50.1Hz，ΔU=5.0V，U scs=104V，U gcs=100V。
试验中手动降低发电机电压，试验结果如表（3，4）所示。
3．2调频功能测试3.2.1降低发电机侧频率试验两侧电压设置为额定值。
试验初始值设定：U scs= 104V，U gcs=95V，f s=50Hz，f g=50.3Hz。
试验定值：允许频差Δf=±0.2Hz。
手动降低发电机侧电压频率，试验结果如表（5，6）所示。
取“±”，则差值不论是正、是负均可并网。
3.2.2升高发电机频率试验两侧电压设置为额定值。
试验初始值设定：U scs= 104V，U gcs=95V，f s=50Hz，f g=49.7Hz。
试验定值：允许频差Δf=±0.2Hz。
手动升高发电机侧电压频率，试验结果如表（7，8）所示。
陈益飞：发电机微机准同期装置调试及并网分析名称电压/V 系统侧104待并侧88频率/Hz名称电压/V频率/Hz 50差值-7.00.1 50.1结果装置不发合闸命令表1试验结果1表2试验结果2名称电压/V 系统侧104待并侧91.3频率/Hz名称电压/V频率/Hz50差值-3.70.150.1结果装置发合闸命令表3试验结果3名称电压/V系统侧104待并侧100频率/Hz名称电压/V频率/Hz50差值 5.00.150.1结果装置不发合闸命令表4试验结果4名称电压/V系统侧104待并侧98.7频率/Hz名称电压/V频率/Hz50差值 3.70.150.1结果装置发合闸命令表5试验结果5名称电压/V系统侧104待并侧95频率/Hz名称电压/V频率/Hz50差值00.350.3结果装置不发合闸命令表6试验结果6名称电压/V系统侧104待并侧95频率/Hz名称电压/V频率/Hz50差值00.1950.19结果装置发合闸命令表7试验结果7名称电压/V系统侧104待并侧95频率/Hz名称电压/V频率/Hz50差值0-0.349.7结果装置不发合闸命令表8试验结果8名称电压/V系统侧104待并侧95频率/Hz名称电压/V频率/Hz50差值0-0.1849.82结果装置发合闸命令79江苏电机工程3．3导前时间测试试验初始值设定：U scs=104V，U gcs=95V，f s=50 Hz，f g=50.3Hz。
试验定值：允许频差Δf=±0.2Hz；开关合闸时间：160ms。
手动降低发电机侧电压频率，测试装置接入发电机同期装置二次回路合闸继电器接点，试验结果如表（9，10）所示。
3．4核相试验3.4.1试验措施做好将试验系统与运行系统一、二次设备隔离的安全措施。
断开同期合闸回路和其它控制回路；在端子排上断开断路器辅助接点输入回路。
3.4.2试验步骤（1）利用机组零起升压对两侧TV二次回路进行核相时：合上试验系统的待并断路器，使其待并侧与系统侧成为同一系统，开机零起升压至正常值，检查待并断路器两侧TV二次回路电压，各电压值应符合标准，并作好记录（作两侧电压整定值的参考），用指针式电压表计测量待并发电机电压与系统电压在同步点的一致性。
核相结果正确。
（2）同期装置投入，观察同步指示器的指示灯应在12点（0o）处点亮，装置显示的电压、频率测量值正确，则证明接入装置的TV信号正确。
3．5整组试验以4号发电机并网为例，在同期装置上相应于4号发变组出口2604断路器所要求的发电机TV 电压和系统电压的位置加入代表发电机和系统的电压。
同期装置上电，将同步电压引入，将同期装置投入工作，在DCS上进行同期合闸。
试验结果：2604开关合上。
4现场试验数据分析微机准同期装置应在待并侧与系统侧的电压差及频率满足要求的情况下，确保相角差为零时将发电机平滑地并人电网。
更确切地讲，应在压差及频压满足要求时捕获第一次出现的零相差将发电机并人电网。
那么上述章节（3.1－3.3）项试验即能完全模拟发电机并网的实际过程，具体分析如下。