发电厂主变档位调整后对于同期及保护定值的影响探讨

刘博凯 郭健 肖毅涛

摘要：针对新建机组的首次并网及运行现状，对主变档位调整中存在的同期定值与主变差动定值问题进行了分析，并提出了相对应的建议，对发电厂主变档位调整后，新机组安全、稳定并入电网以及可靠运行起到非常重要的作用。

关键词：变压器;有载调压;无载调压;进相

0 引言

调整变压器一次（高压侧）档位可改变二次输出电压，以适应一次电压变化需求，并满足变压器二次电压要求，因此，一般变压器都设有不同的运行分接档位。国内有载调压变压器一般为17个分接档位，无载调压变压器一般为5个分接档位。运行中的变压器电压变化以后，有载调压变压器的分接位置是可以改变的，但无载调压变压器的分接位置是不可以改变的，只有停电以后才可以调。变压器的分接档位就是线圈的抽头，每一个抽头匝数不一样，变压器分接档位不一样也就是电压不一样。因此，通过调整变压器的分接档位就可以达到调整变比的目的。

1 变压器档位调整存在的问题

在调试机组中，特别是新建机组首次并网后，理论计算的主变档位（调度下发的定值单）往往与并网后的试验结果不匹配，主要体现在进相试验不合格。《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》要求新机组满负荷时进相额定功率因数应不低于-0.95，老机组额定功率因数应不低于-0.97，不合适的主变档位导致进相试验中发电机定子电压达到下限，极大地限制了机组进相能力，因此现场需要调整主变档位来提高机组进相能力。无载调压变压器调整分接头必须停电后进行，试运机组停机调整分接头，重新做试验会耽误工程进度，机组空转会浪费能源。主变档位调整后不进行理论计算验证其他相关自动保护定值可能会造成保护误动，因此在调整主变分接档位后，务必全面考虑相关自动装置定值是否与当前系统匹配。某现场机组在调整档位后再次并网，由于调整幅度较大，未考虑同期装置定值调整，导致再次并网时同期装置被“欺骗”误发合闸令，在压差过大情况下并网，发变组保护动作跳闸。

2 问题分析

2.1    同期定值问题

同步发电机在不符合同期并列条件时与系统并列即为非同期并列，非同期并列是发电厂的一种严重事故，它对有关设备，如发电机及其与之相串联的变压器、开关等破坏力极大，严重时会将发电机绕组烧毁，端部严重变形，即使当时没有立即损坏设备，也可能造成严重的安全隐患。就整个电力系统来讲，如果一台大型机组发生非同期并列事故，有可能使这台发电机与系统间产生功率振荡，严重扰乱整个系统的正常运行，甚至造成系统崩溃。因此，为了保证机组同期并列，同期并列的判定条件如下：

（1）发电机电压等于系统电压（电压偏差≤5%）;

（2）发电机频率等于系统频率（频率偏差0.1 Hz）;

（3）发电机电压相位与系统电压相位相同（≤30°）;

（4）发电机相序与系统相序一致。

为保证满足上述同期条件，《防止电力生产事故的二十五项重点要求〔2014〕》10.9.2.2条特别作出要求：利用发电机变压器组带空载母线升压试验来校验同期电压检测二次回路的正确性，并对整步表及同期检定继电器进行实际校核。

在发电机变压器组带空载母线升压试验时，发电机电压升至额定电压时，主变5个不同档位的发电机侧电压与系统电压关系如表1所示。

以目前国内使用最多的深圳智能SID型同期装置为例，装置内部有2个定值参数分别为“待并侧额定电压”“系统侧额定电压”（这2个定值指待并侧、系统侧二次电压实际额定值。由于使用TV的变比或实际工作电压不同，接入装置的实际TV二次电压相对标准值会有偏差，故用此参数予以修正）。某厂在首次整套启动同期装置时，主变档位整定在3档，“待并侧额定电压”“系统侧额定电压”理论值分别为100 V、105 V，按照《防止电力生产事故的二十五项重点要求2014》10.9.2.2的要求，在空载母线升压试验时，考虑到PT回路压降、隔离变损耗等因素后，装置实测值为99.9 V与104.8 V，实际整定值为99.9 V与104.8 V，即对于同期装置来讲，两侧电压在主变为3档时，99.9 V与104.8 V是等值的电压，不存在差值。

假设由于进相试验能力不足，主变需要从3档调整到1档，在不修正同期装置定值的情况下，计算同期压差定值5%边界下的实际压差定值。机组并网前，假设系统运行电压为500 kV，则系统侧PT二次电压为100 V，按照同期装置在3档时定值100：105的比例关系，则发电机二次电压为95.2 V时，同期装置判断系统侧与发电机待并侧没有压差;以压差最大边界条件偏差5%以内进行计算，发电机并网二次电压范围为90.25～99.96 V，即当实际主变档位在1档，同期定值在3档的情况下发电机投励磁后，发电机二次电压为90.25～99.96 V，一次电压为18.05～19.99 kV，主变高压侧实际电压为450.1～498.5 kV，同期装置均能够按照压差不超过5%进行准同期判断，从而进行同期合闸并网，此时系统运行电压为500 kV，而满足同期装置并网下限定电压为450.1 kV，此时系统电压压差超过了发电机电压11.1%，远大于5%，相当于同期装置被“欺骗”了，这就是某现场调整主变档位后，未及时修改同期装置定值再次并网后发变组动作的真实原因。

2.2    主变差动定值问题

主变档位调整会对主变差动保护的最小动作电流以及平衡系数有影响，因此在计算定值时应作如下考虑。

按照整定计算导则：最小动作电流在工程实用计算中可取（0.2～0.5）I2n，且實测为最大负载时差回路中的最大不平衡电流。考虑到主变档位对平衡系数及ΔU的影响，建议取0.3I2n。

3 结语

新建机组在升压站受电后，机组启动前运行人员应观察升压站运行电压规律，及时与调度沟通，尽可能避免发生档位限制机组进相能力的情况。由于无载调压变压器的调整分接头必须停电后进行，如需调整必会增加试运机组的停机次数，增加机组启停空转损耗。若必须调整变压器档位，则务必对同期装置、变压器保护定值重新进行核算，必要时进行相应试验，避免出现保护跳闸或者保护误动的情况。