同期系统整定问题探讨

【摘 要】在发电机组同期并网过程当中，如果没有进行适合的参数整定，将会严重影响到电网的运行状态。如果错误的整定了额定电压，将会产生压差并网的情况，机组和系统会产生无功冲击。如果存在相位差，有功冲击的情况将会产生。如果没有精确的整定导前时间，那么在并网过程中，并列点相位差无法保证为0度。对导前时间、相位差、额定电压、并网向量进行精确的整定，能够对并网冲击进行有效的预防，从而减少同期二次系统错误，避免发生非同期并列。

【关键词】同期系统 整定问题 探讨

发电机组的自动同期系统，以及变电站综合测控同期并网系统，在2解列运行电源并网过程中，对并网的可靠性和稳定性具有决定性的作用。在同期系统并网当中，理想的电压压差参数为0伏，相位差参数为0度，频差参数为0赫兹。合闸导前时间利用测量法进行精确测定。对同期参数进行精确、合理的整定，能够对并网冲击进行有效的预防，对于大型发电机组，以及调峰机组等并网频繁的操作具有十分重要的意义。

1 同期系统结构

在同期系统结构当中，发电侧通常进行自动准同期系统的设计，主要构成部分有取消控制逻辑、调频调压回路、闭锁回路、同期测量、自动准同期装置等。而在一些老式小型机组当中，采用的则是手动同期系统。在电网侧，综合自动化变电站中，同期并网逻辑集成在了测控系统当中，通过测控装置中设计的功能压板、功能把手等，运行人员能够对相关功能进行操作和控制。在电网侧，同期并列大多都是通过检同期的方式来实现的。

2 同期系统参数整定对电网的影响

2.1额定电压

如果没有正确整定两侧额定电压或压差，将会引起压差并网的情况，这样，无功冲击现象将会在机组和系统中产生。具体情况为，机组并网时，发电机进相运行，或是机组并网带大无功[1]。如果发电厂当中并联运行了多机组，那么其它机组的无功潮流改变和无功出力重新分配将会受到这种无功波动的影响，从而会较为明显的扰动母线电压。从数学模型的角度分析，待并侧电压和系统侧电压之间同相位为0度，二者的频差为0赫兹，由此可计算出冲击电流。如果待并侧电压与系统侧电压之差大于0，那么冲击电流将会滞后机端电压约九十度。在发电机当中，电流将会产生去磁的效果，机端电压会被降低，在并网发电机的时候，无功将会第一时间输出。如果待并侧电压与系统侧电压之差小于0，那么冲击电流将会超前机端电压九十度。此时在发电机当中，电流产生的效果为增磁，机端电压将会上升，在并网发电机的时候，无功则会被第一时间吸收。

2.2相位差

相位差也叫相角差，有功冲击通常都是由它引起的。电磁扭矩会对机组轴系产生一定的作用，从而对轴系的安全性造成很大的影响。同时会使轴系金属的疲劳度增加，对其使用寿命造成影响[2]。机组具有越大的容量，其所产生的影响就会越明显。在非同期并网发生的时候，如果合闸相位差为120度，会产生最大的电磁扭矩，会对轴系造成最大的扭转破坏，严重时甚至会造成大轴扭断的事故。如果合闸相位差为180度，通过计算可以得出，此时的冲击电流处于最大值的状态，达到了发电机出口两倍额定电压下的三相短路。在定子当中，将会承受过电流和过电压，以及最大电压差所造成的最大应力作用。这样就会造成定子绕组的烧损、绝缘击穿和线棒变形。在并网过程中，如果存在的相位差较大，在电网系统物理参数的综合作用下，将会造成同步谐振或扭振的情况，对轴系的安全将会产生巨大的影响。

2.3导前时间

如果不能精确的整定导前时间，在并网过程中，并列点相位差为0度的精确并网条件将无法得到有效的确保。在具体运行当中能够看出，即使已经十分精确的整定了其他参数，在并网机组中，并网冲击现象仍然有可能发生。这主要是由于，并不是通过精确的测量而得出的导前时间，而是通过估算的形式或简单的将相关参数相加所得出的，因此会对并网机组产生一定的影响[3]。

3 同期并网参数整定

3.1并网向量的确定和调整

提供给同步表或自动同期装置的向量，用来对电源之间相对关系进行判断和识别，称之为同期向量。在同期并列当中，应当考虑到在并列时刻，两个电源之间是否能够确保同相位、同电压、同频这几个并网的理想条件。以上的三个参数，通过电压量的采集就能够获得。因此，在同期向量当中，主要是指在待并侧和系统侧相互对应的电压向量[4]。目前，很多发电厂采用的都是发电机和变压器组的系统设计，也就是在变压器的低压侧，直接进行发电机出口的连接，在变压器的高压侧，直接连接断路器，同时连接到系统的母线当中。在选取发电机同期向量的过程中，通常的设计为：发电机机端电压向量由待并侧进行选取，母线侧电压向量由系统侧进行选取。

由于变压器的连接方式，使得待并侧和系统侧具有一定的固有相位差，因此需要利用适当的补偿方式进行解决。通常有两种方法，第一种方法是在两侧进行同相位向量的选取，对电压幅值进行补偿。第二种方法是完全取同名的向量，利用计算补偿转角在自动准同期装置中，或是对转角变进行设计，对变压器连接引起的固有相位差进行补偿[5]。

3.2并网点待并侧和系统额定电压的整定

在同期装置当中，对于同期向量电压幅值的确定，通常都是通过对系统侧电压和待并侧电压额定值进行分别整定的方式实现的，并将其作为比较差电压的标准。在运行方式当中，对于主变分接位置具有不同的要求，因此，主变两侧的运行电压与TV设计的额定电压并不一定是相互对应的。例如，在某个发电厂当中，220千伏的升压变和电压变之比为242±2×2.5%千伏比20千伏。机端TV变之比为20÷ 千伏比0.1÷ 千伏。母线TV变之比为220÷ 千伏比0.1÷ 千伏。在主变分接位置，如果是额定档位，在机端，提升一次线电压到额定20千伏，二次线电压为100伏，那么此时主变高压侧的一次线电压是242千伏，二次线电压是110伏。由此可知，对待并侧和系统侧电压，不能简单的同时整定其额定值，对于两侧电压相对应的额定标准，一定要利用一次核相进行确定。主要有两种方法可以采用，第一种是完全断开发电机和系统，利用系统作为机端TV和电源接带升压变，对同期装置的采样结果进行记录。第二种是带母线零起升压，对两侧TV二次采样的标准进行确定[6]。

3.3导前时间的整定

在同期系统中，导前时间指的是开始于发出合闸指令，直到完全闭合断路器的过程中，累加的所有回路固有时间，主要包括断路器、中间继电器、合闸继电器的动作时间。在一般情况下，导前时间大约为50毫秒到600毫秒之间。断路器的机械动作时间，决定了导前时间的长短，而并网过程中相位差是否为0度，则是由导前时间的精确整定决定的。由此可以看出，一定要利用测量的方法来获取整定的导前时间定值。一般来说，导前时间的测量功能在自动准同期装置中都进行了设计，因此对于每次动作的导前时间，都可利用多次带断路器同期试验来进行测量。然后对其中具有较大离散性的数据进行提出，就能够对导前时间进行精确的计算和获取[7]。

3.4其它整定问题

在同期系统当中进行同期检查继电器安装的时候，应当注意的是，同期向量如果选取了同名电压，同时没有装设转角变在回路中时，由于存在着30度的固有角差，因此对同期检查继电器闭锁角进行整定的过程中，应当在角度定值的基础上进行固有转角的叠加。在准同期中，额定频率的0.2%到0.5%，通常是并列频差允许的范围。例如系统工频为50赫兹，那么它的整定范围就在0.1赫兹到0.25赫兹之间。为了是机组快速并网得到确保，允许的频差应当在0.1赫兹以上。一般来说，自动准同期装置会对发电机频率进行自动调整，使其比系统频率略高。同时，在一些中间时延环节，例如断路器合闸时间、合闸继电器动作时间等，具有一定的离散性特点。因此，同期并列点无法完全确保满足相位差为0度的条件。对此，并列时刻发电机的相位应当比系统超前一些，这样发电机在同期并列过程中，能够第一时间发出有功负荷，在发电机的定子内部，系统将会产生制动力矩，显著转子的运动，从而让发电机能够迅速进入同步状态。

4 结语

在同期系统当中，对于各类相关参数，只有精确、合理的对其进行整定，才能够对同期系统并网操作的安全性和可靠性进行确保。对于同期二次系统的正确性，一定要利用以此系统核相来进行检验。比较同期装置采样数据和其它工具测量数据，以此对选取同期向量的合理性进行判定。对同期系统整定的合理性，通过不断的试验和调整来确定，避免发生并网冲击、非同期并列等不良情况。

参考文献：

[1]张鹏，杨平，王蕴敏，白全新，云峰.同期系统整定问题分析[J].内蒙古电力技术，2012，05：27-29+35.

[2]侯瑞鹏.计及牵引供电系统的整定计算系统研究[D].华北电力大学，2013.

[3]高志强.微机型自动准同期系统的现场试验及其应用研究[D].华北电力大学（河北），2012.

[4]任德宁.发电机同期系统参数不匹配造成并网冲击的分析[J].宁夏电力，2014，S1：40-43.

[5]沙励.大型发电厂同期系统设计方案[J].电力自动化设备，2013，02：68-72.

[6]康成.同期系统在改造工作中应注意的几个问题[J].山西电力，2011，02：11-13+29.

[7]魏琦，王昊，汪文全.自动同期系统研究与探讨[J].山西电力，2012，04：15-17.