某电厂并网时无功异常增大原因分析及解决方案

摘 要：某电厂并网时发电机电压、无功异常增大，对系统造成极大的冲击，文章通过列举数据，定值计算，详尽的分析无功异常增大的原因，提出了解决方案，并对方案进行了研究，最终确定最佳解决方案，成功解决了并网时无功扰动问题。

关键词：无功；电压；冲击；同期；整定计算

1 同期装置

该厂同期装置为国电南自的SDQ200微机自动准同期装置，装置硬件部分由PR1插件、PR2插件、CPU插件、IO插件、RECF插件、SIJL插件、PT插件、MR插件、FB插件构成，外接转角变，互感器的输入为57.7V，互感器的输出调整为3V。SDQ200微机自动准同期装置的原理是：以单片计算机为核心，采用PSD技术和超大规模集成在线可编程技术CPLD及动态相位跟踪技术，不断监测发电机和系统的电压、频率，并可根据频差、压差大小发出宽窄不同的调节脉冲，直到频差、压差满足要求。在压差、频差满足要求的情况下，不断监测发电机电压和系统电压的相位差，准确确定断路器合闸时刻，实现快速无冲击合闸。表1为同期装置定值单。

由定值单可以看出，定值单里没有系统电压和发电机电压整定项目，这两项由软件固化，因此定值单里不能灵活输入待并电压和系统电压。该厂主变参数：型号：SFP10-410000/220；相数：3；额定容量：410000KVA；额定频率：50Hz额定电压和分接范围（242±2×2.5%）/20KV；联结组别：YNd11；短路阻抗：高-低：14.2%。因分接头为4，所以变比为235.95KV/20KV，系统侧电压互感器变比分别为220KV/100V=2200，机端侧电压互感器变比为20KV/100V=200。

2 原因分析

经过询问运行人员，目前某电厂正常并网时的操作是：发电机升压至额定电压20千伏，投入同期，因主变变比为235.95KV/20KV，这时主变高压侧电压为235.95千伏，而系统侧电压为230伏左右，而同期装置比较的是发电机出口电压二次电压和220千伏侧系统二次电压，这时发电机出口二次电压为20000/200=100V，系统侧二次电压为230000/2200=105V左右，要想同期，需要压差满足条件，因系统侧电压不能调整，因此只能增大发电机电压，当发电机电压增至103伏附近时，电压差满足要求，可以并网，同期装置不再进行电压调整，这时发电出口电压为103*200=20.6千伏左右，这与前边的记录的20.7伏相符，证明以上分析是完全正确的。根据上面的计算，实际并网时主变高侧电压应该为为20.6*（235.95/20）=243千伏左右，而系统侧实际电压为230千伏，造成实际并网两侧电压相差很大，由于系统侧电压比主变电压低，这也导致了发电机无功在并网时无功异常增大。

3 改进方法

3.1 理论分析

220千伏系统侧PT变比为2200，系统侧电压假定为230千伏，这样系统侧二次电压实际为105伏，如果将发电机电压设置为（230/242）*100=95V，95*200=19千伏，这样当发电机电压升至19千伏并网，主变高压侧电压约为230千伏，开关两侧电压达到允许压差时，机端电压为19千伏，主变高压侧电压为230千伏，而系统侧实际电压为230千伏，这样并网后就不会造成电压和无功的冲击。

3.2 采取的方案分析

方案一：因发电机侧电压回路已经接了一个转角变压器，因此在系统侧二次侧交流电压回路加一个三相小隔离变压器，变比为105 V/98.5V，接线为Y/Y-12点接线，容量为100VA，0.5级，B级绝缘，带安装底座，这样发电机电压会在达到98.35V左右时与系统侧同期，这时主变一次电压为232千伏，两侧可以达到无冲击并网。但是此方案的缺点是：（1）小隔离变的极性很难判断，如果极性判断错误，将会导致发电机非同期并网。（2）隔离变的变比很少有厂家做的很精确。（3）需要对同期回路接线进行改动，存在接线错误的可能。（4）整个同期回路接了过多的变压器会导致更多的问题，如磁滞等。

方案二：对同期装置进行改造，改用可以对发电机电压参数可调型的同期装置。原同期装置界面在发电机并网的时候看不到两侧电压同步情况，运行人员不能手动参与调节，每次并网的时候时间较长。可以借更换新的同期装置解决此问题。此方案的缺点是投资大，需要对整个同期回路进行重新设计，存在很大的风险。

方案三：查阅SDQ200微机自动准同期装置内部板件图，提出修改同期装置交流采样板整定值方法。此方法可以通过简单的修改电位器电阻来修正电压。装置内部系统侧和发电机侧采样板电位器均可调整，此方法简单，不需要对交流电压回路进行改动。

3.3 方案的选择

经过厂家、电厂技术人员、电科院技术监控服务人员共同分析，大家认为以上三种方案均能很好的解决电厂存在的问题。大家一致认为第三种解决方案简单，可行性最强，风险最小，于是决定采取第三种技术方案。

3.4 实施的效果

同期装置调整前电压数据，调整前数值系统侧试验仪加入量100V，同期装置面板显示值Us：99.45V，机端侧试验仪加入量100V.同期装置面板显示值Ug：101.67V。

同期装置调整电位器后电压数据调整前数值系统侧试验仪加入量100V，同期装置面板显示值Us：99.46VV，机端侧试验仪加入量100V，同期装置面板显示值Ug：106.81VV。

Us为系统侧装置采集的电压，Ug为待并侧装置采集的电压，我们调整的是待并侧电位器，系统侧维持不变，这样系统侧电压假定为230千伏，这样系统侧二次电压实际为105伏，同期装置采集到的电压亦为105伏，因为定值单里压差设置的是2伏，那么发电机二次电压应该在103伏的时候可以并网，根据推算发电机实际电压为19.4千伏，下面是发电机实际并网的时候采集的电压。

4 并网发电情况

本次并网，实测发电机、系统电压值系统侧Us：103.53VDCS，显示一次电压值机端侧经过转角变Ug：101.57 VDCS显示一次电压值19.5KV。

本次发电机并网瞬间，发电机电压在升到19千伏的时候投入同期，并网瞬间机组无功升到50MW，发电机电压、系统电压没有出现波动。

参考文献

[1]许晓.并网光伏电站模型及其运行特性研究[J].中国电力科学研究院.

作者简介：于维臣（1973，9-），男，1998年毕业于沈阳电力高等专科学校电力系统继电保护专业，现在工作于大唐长春第三热电厂从事继电保护专业。