基于螺杆膨胀机的同步发电机电气实验浅析

朱未峰 吴 刚

（中国船舶重工集团公司第七一一研究所，上海201108）

1 发电机同期并网的条件

（1）机端电压与电网电压差值在5%～10%范围内；

（2）机端频率与电网频率差值在0.2%～0.5%范围内；

（3）高压断路器开关应该在机端电压与电网电压的相位相差为0时闭合。

在发电机并列时，如果两个电压的相位不一致，因此而产生的冲击电流可能达到额定电流的数十倍，所以是非常危险的。即上述差值应尽可能达到最小，实现对机组、电网的无冲击并网。

2 发电机并网接线校验方案

（1）根据图1中的一次回路来验证电压互感器二次回路接线。抽出2QF开关，单独使用发电机运行，投入励磁。用电压表测量电压互感器对应二次回路各相电压，如果为零表示正常；用相序表测量电压互感器二次侧相序，检查是否相同，如不同，则表示电压互感器二次侧接线有问题，需校验。

图1 主接线图

（2）检查一次、二次电缆接线。抽出1QF，由系统来带1YH电压互感器，由发电机来带3YH，最后使用相序表测量其相序是否相同。

同期点的选择也很重要，当断路器两侧可能出现非同一系统电源时，此断路器就称为同期点。

在此也简述一下如何利用“假同期”的方法实验发电机同期回路的正确性。

既可以通过一次系统进行假同期实验，也可通过操作二次回路进行假同期实验。如图2所示，一次系统进行假同期就是将发电机出线柜开关摇至实验位置，合上联络柜QF2，正常投入励磁和同期，当发电机机端电压与系统电压满足并网条件，且发电机机端频率与电网频率也在并网允许范围内时，同期装置等待电网侧与系统侧相位差为零时，提前发出合闸指令。

由于系统侧PT和发电机机端PT加到同期采集回路的两个电压值，实际上都是发电机机端电压，故同期控制回路采集发电机电压和电网电压的两个电压表示数应该一致，一体式同步表的指示灯也相应指示在同期的点上不变，如不是如此，则同期装置控制回路的接线可能有误；如若是电缆连接的母线，根据实际情况也可将电缆直接接在同期点上。

图2 高压发电系统一次图

发电机在准备并网时假同期实验不能完全肯定同期的电压采集回路正确与否，假设电网侧取C相的电压、发电机侧也是取C相的电压进行相互比较，但如误将待并侧的电压取为B相或A相，且在某一时刻，待并侧正好与系统侧的电压相位相同，此时同期装置依然会认为同期条件符合要求，继而发送合闸指令，虽然这种情况出现的概率较小，但也是有可能出现的，所以还得确认电压回路准确无误。

在做假同期实验时，我们特别要确认是否已经断开并网柜断路器并且有明显的断开点，且进行挂牌操作防止误操作，并断开断路器的合闸状态反馈信号，防止控制系统收到信号切换为功率控制模式或背压控制模式。同时，可以通过同期装置控制发电机的升频、降频、升压、降压操作，来验证同期装置相应控制回路是否正常。

3 同期系统未按标准效验的处理

如果发电机出现非同期并网事故，我们应立刻检查各个可能的因素和控制回路，逐个分析：

（1）查看上位机各数据的历史趋势，发电机侧电流、电压在并网瞬间是否存在突变、畸形；系统侧电压、电流是否受到影响；检查并网瞬间励磁电流、无功及有功的变化情况。

（2）同期装置的检查：主要检查其整定值和性能设置。我们使用的同期装置型号为伍德沃德的easYgen-3200，整定值为：频差0.15 Hz，压差±5%，功角10°，导前时间54 ms，均频控制系数0.3，均压控制系数0.3。可以用继电保护装置模拟发电机假并网的工况，对easYgen-3200施加电网电压及发电机电压，验证其性能。

（3）如果系统侧二次电压是经过转角变压器后再接至同期装置，则还需测量转角变压器的变比和角度系数：增加电压对转角变压器进行变比和角度的误差测试，保证结果的精度满足要求，并且次级电压需滞后初级电压30°（与铭牌上的接线组别保持一致）。

（4）检查同期装置的相关实验记录：easYgen-3200上电后，再次检查发电机同期电压检测回路的现场接线、装置功能、回路接线，保证与设计图纸一致。

（5）检查同期装置设计原理图是否存在设计错误。

4 项目现场情况

某石化现场同期装置使用继电保护装置实验、计算开关及回路动作时间。发电机运行后，合上高压开关柜，保持联络柜断开状态，此时同期测量的对应的电压采集点应是同频同相的，故而，同期上可观察这一现象，排除PT接线错误，并测量此时发电机相序；断开高压进线柜，合上联络柜开关，观察开关柜上的带电指示灯且测量此时的系统相序，发电机相序务必与系统侧相序保持一致，如有条件，进行一次电缆高压核相。

现场严格按照以上实验顺序完成，但遗漏了假并网实验，在正式并网阶段发生无法并网合闸的情况，且综合保护器没有任何提示，而上位机提示联锁。仔细检查程序及同期回路、高压开关柜合闸与分闸回路，切掉相关影响判断的联锁条件后，发现励磁系统的灭磁触点误将常闭点接为常开点，故投入励磁后，开关柜分闸回路一直得电，无法合闸成功，后对其进行整改，并网成功。