待并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組在投入系統(tǒng)運行前必須通過同期并網(wǎng)試驗合格后才能投入運行。只有通過假同期試驗才能讓待并機(jī)組以最小的導(dǎo)前合閘角度并入電網(wǎng)，對電網(wǎng)沖擊擾動最小，保護(hù)發(fā)電機(jī)組，避免發(fā)電設(shè)備損壞。

新建廠站基建時因各種原因?qū)е峦鶗?dǎo)致待并網(wǎng)機(jī)組與系統(tǒng)電壓壓差、相序存在很大差異，導(dǎo)致機(jī)組同期試驗無法進(jìn)行，延誤機(jī)組調(diào)試進(jìn)度，因此在機(jī)組假同期并網(wǎng)試驗前必須采用方法檢查核對待并網(wǎng)機(jī)組與系統(tǒng)同期點的電壓是否滿足同期合閘要求。

同期核相現(xiàn)象

某分布式能源站總裝機(jī)容量87MW，采用2×31MW級+25MW級燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)冷熱電三聯(lián)供機(jī)組。燃機(jī)發(fā)電機(jī)和汽機(jī)發(fā)電機(jī)均經(jīng)各自升壓變壓器接入110kV單母線，通過一回110kV輸電線接入系統(tǒng)。每臺燃?xì)獍l(fā)電機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)置10kV出口母線段，機(jī)組同期點設(shè)在10kV發(fā)電機(jī)母線段。一次系統(tǒng)接線圖如圖1所示。

圖1 一次系統(tǒng)接線圖

基建期由于各方面原因?qū)е码姎鈱I(yè)的調(diào)試工作以10kV廠用電母線為界，由兩個單位分別調(diào)試。由于該工程未配備啟動/備用變壓器，廠用電必須由110kV燃機(jī)變壓器低壓側(cè)供電至10kV相應(yīng)燃機(jī)母線段，再通過10kV工作母線段進(jìn)線斷路器供電至10kV工作母線段來提供全廠施工、生產(chǎn)調(diào)試負(fù)荷。因此在分系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束后就進(jìn)行了廠用電受電，送電至10kV#1燃機(jī)母線段。

在進(jìn)行燃機(jī)發(fā)電機(jī)調(diào)試過程中，調(diào)試人員考慮到#1燃機(jī)主變帶廠用電運行，110kV母線單母線運行方式，且燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口有隔離刀閘、斷路器，無法采用常規(guī)的同期核相方法，判斷待并網(wǎng)機(jī)組出口PT和系統(tǒng)側(cè)母線PT電壓、相位是否同期要求。

調(diào)試人員和燃機(jī)發(fā)電機(jī)廠家協(xié)商做好安全措施前提下，合上發(fā)電機(jī)出口隔離刀閘和發(fā)電機(jī)出口斷路器，系統(tǒng)電源反送至發(fā)電機(jī)出口PT處進(jìn)行同源核相。采用此種方法簡單明了，可以直接檢查10kV燃機(jī)母線PT電壓和發(fā)電機(jī)出口PT電壓大小是否相等，是否同相位來判斷燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口PT是否符合同期并網(wǎng)電壓條件。

按照上述方法試驗時，測量發(fā)電機(jī)出口PT與燃機(jī)母線段PT二次相電壓數(shù)據(jù)如下表1-3.(以10kV燃機(jī)母線側(cè)PT電壓為基準(zhǔn))。

表1 發(fā)電機(jī)出口PT電壓測量值

表2 10kV燃機(jī)母線PT電壓測量值

表3 PT電壓相位差分析

從上述10kV燃機(jī)母線PT和發(fā)電機(jī)出口PT二次電壓測量數(shù)據(jù)可以看出，10kV燃機(jī)段母線PT與燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口PT，各對應(yīng)相電壓大小相等，相位相差大約180度。

據(jù)此分析可能存在三種原因可能導(dǎo)致10kV系統(tǒng)側(cè)PT電壓與燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口PT電壓相位反向：發(fā)電機(jī)出口PT極性接反導(dǎo)致；10kV燃機(jī)母線段PT極性接反導(dǎo)致；110kV主變壓器接線組別錯誤導(dǎo)致。

在進(jìn)行分析時，電建單位認(rèn)定10kV燃機(jī)母線PT和發(fā)電機(jī)出口PT極性都不存在問題，原因是電建單位在單體調(diào)試時，委托了第三方單位進(jìn)行進(jìn)行全廠CT、PT極性試驗，雖完整單體報告未出來，但試驗結(jié)束后第三方單位口頭告訴電建單位所有CT、PT極性都正確。

該廠110kV變壓器都由江蘇上能變壓器廠提供，接線組別為Y,d-11型式。如果出廠時將變壓器接線組別誤結(jié)為Y,d-5型式，會導(dǎo)致系統(tǒng)側(cè)PT與發(fā)電機(jī)出口PT電壓相位反向[4]。因此首先核查了變壓器出廠試驗資料，變壓器的接線組別測試試驗數(shù)據(jù)如表4。

表4 主變電壓比與聯(lián)結(jié)組別測定

從該試驗報告可以看出主變壓器接線組別正確，從而排除了110kV主變壓器接線組別錯誤導(dǎo)致電壓反向的可能性。

為了確認(rèn)是發(fā)電機(jī)出口PT還是10kV燃機(jī)段母線PT極性接反，調(diào)試人員核對了該能源站110kV母線高壓側(cè)和10kV燃機(jī)段母線PT相位測量數(shù)據(jù) (以110kV系統(tǒng)側(cè)電壓為參考點) 如表5。

表5

從表5分析判斷，排除表計測量誤差可以確認(rèn)是10kV燃機(jī)母線段PT二次極性接反，導(dǎo)致10kV燃機(jī)段母線PT與燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口PT相位相差180度。聯(lián)系電建單位再次對10kV燃機(jī)段母線PT進(jìn)行極性檢查，電建單位現(xiàn)場檢查確認(rèn)是10kV燃機(jī)母線段PT安裝方向與設(shè)計圖紙反向所致。調(diào)試人員在10kV燃機(jī)段母線PT根部將二次配線換向后，重新進(jìn)行核相，測量10kV燃機(jī)母線段PT與發(fā)電機(jī)出口PT電壓相位差如表6（以10kV燃機(jī)母線段PT為基準(zhǔn)）。

表6

可以看經(jīng)過10kV燃機(jī)母線PT二次配線換向后，10kV燃機(jī)母線段PT和燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口PT電壓、相位符合同期并網(wǎng)條件。

結(jié)論

從上述同期核相分析，可以看出在發(fā)電機(jī)組整套啟動前進(jìn)行系統(tǒng)側(cè)PT和發(fā)電機(jī)出口PT同源核相的必要性。

分布式能源工程建設(shè)期內(nèi)如果設(shè)計方未在圖紙上明確標(biāo)記出各PT極性端，安裝施工單位在配套安裝時就可能將PT安裝反向，導(dǎo)致PT極性接反；調(diào)試單位如果不注重校核PT二次極性，就會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)同期點的系統(tǒng)側(cè)電壓和待并機(jī)組側(cè)電壓相位反向，為整套啟動帶來非同期并網(wǎng)重大風(fēng)險。因此各參建單位都要高度重視PT極性檢查工作的重要性，在發(fā)電機(jī)組同期并網(wǎng)前一定要進(jìn)行發(fā)電機(jī)出口PT和系統(tǒng)PT同源核相工作。

本文編自《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“一起新建發(fā)電廠同期電壓相位錯誤分析”，作者為張平、周春。