(大唐苏州热电有限责任公司 江苏苏州 215214)
摘要众所周知，同期装置是发电机并入电网时使用的一种设备，通过微调整待并发电机组与系统的电压、频率尽可能达到一致（同步表中显示为偏差夹角≯20°）。如果并网时电压、频率不达到一致，那么就会发生非同期并列，将严重损坏发电机或变压器，对系统造成相当大冲击，严重时会烧毁设备，因此，同期装置性能是否良好至关重要。
某燃气轮机电厂2×200MW级燃气-蒸汽联合循环机组，燃气轮机为美国GE公司生产的9E型；发电机型号为：QFR-135-2J，接线型式为单星形；主变压器型号为：SF-170000/110，变压比121±2×2.5%/13.8kV，连接组别Yd11。同期装置并网操作采用燃气轮机MarkⅥ控制系统中软件功能实现，且未加装同期鉴定闭锁继电器，不符合反事故措施要求。按照国家电网生〔2007〕883_号《国家电网公司发电厂重大反事故措施》第11.9.1条“微机自动准同期装置应安装独立的同期鉴定闭锁继电器”，特制订该机组同期装置技术改造方案。
关键词：9E燃气轮机；双重化闭锁
19E型燃气轮机发电机同期系统现状分析
近年来，在发电机同期控制系统设计中存在取消自动准同期回路中同期检测闭锁的情况；其理由是：同期控制装置已微机化并“设计严密”，由于取消同期检测闭锁“有利于使发电机的并网过程不致因允许频差过小产生频差符号交替变换而延缓并网过程”。
同样，燃气轮机发电机组作为国外引进型机组，其先进的工业制造水平和较为完备的集成化、智能型保护控制系统赢得了普遍赞誉。但作为核心技术，燃气轮机控制系统诸多功能模块的内部计算方式和逻辑组态情况尚未完全向用户开放。由于缺乏深入研究，这对于国内多数燃气轮机电厂维护人员来说无异于“暗箱”操作。针对这种情况，发电厂如何保证重大操作万无一失、如何规避涉网风险？制定相应的反事故措施势在必行。同期并网操作的安全性是其中一个关键课题。
1.19E型燃气轮机同期装置软件逻辑
根据对该电厂燃气轮机的MarkⅥ控制系统逻辑组态情况的分析（见图1），同期判别的关键因素为：发电机-系统频差在0.05～0.4Hz、压差（二次值）在0～2V范围内，开放燃气轮机控制系统同期允许功能。
.png)
图1：燃气轮机同期装置软件逻辑框图
注：L83AS为自动同期允许，L3SFDIFF为频差功能块、L3DV_ERR为压差功能块。
燃气轮机MarkⅥ控制系统软件的同期判别功能本身具有很强的逻辑性，但这只是基于同步电压、频率等相关的外部条件接入控制系统时精确无误。笔者就曾在燃气轮机发电机并网调试过程中，遇到一些问题。
问题一：同步电压接线错误
在将系统电压和机端电压引入MarkⅥ控制系统卡件时，由于电气安装人员将二者的公共点接错，相当于同步电压互差180°，所幸的是当时为假同期试验，电源点是单一的，同期点捕捉不到，故软件逻辑判别失败，未出口合闸断路器。若发生在机组并网操作时，控制系统捕捉到所谓的“同期点”将会是互差180°的两个电源点，此时若非同期并列成功，则发电机与系统之间电压差最大将达2倍额定电压，对机组和电网的冲击是极其严重的，后果不堪设想。
问题二：控制系统软件逻辑出错
同样是在该电厂燃气轮机调试过程中，由于当时控制系统调试人员对电气专业知识并不十分熟悉，在逻辑组态中存在失误，致使同步电压在任意相角差下均会误出口。后经多次讨论分析，修正软件程序后恢复正常。
这个问题说明：不能完全排除控制系统硬件或软件会出现故障造成误动作的情况。
1.29E型燃气轮机发电机同期装置电气回路
1.2.1同步电压回路
.png)
图2：改造前同步电压回路接线图
1.2.2同步二次电压差△U的平衡问题
燃气轮机发电机机端电压互感器变比为13.8/0.1kV；燃气轮机主变压器变比为121/13.8kV、系统母线电压互感器变比为110/0.1kV。这就意味着机端二次电压100V折算至主变高压侧一次电压为121kV，而系统母线二次电压100V折算母线一次电压为110kV，因此同步电压存在幅值差异，在接入同期装置时应考虑平衡问题。
具体的做法是：在系统侧同步二次电压回路中接入隔离变压器TR，经过隔离后，非极性端可以跟发电机侧同步二次电压的非极性端直接接地作为共地点。一是为了防止公共接地点引起TV短路、绝缘损坏，二是平衡同步二次电压差。隔离变压器型号为：BK-50VA，110V±2×2.5%/100V，五档抽头。实际接线选用110/100V的变比抽头，从而实现降压同步的功能。
1.2.3同步电压相角差δ的平衡问题
由于主变压器的连接组别为Yd11，高、低压侧线电压之间的30°相角差。为此，系统侧同步电压取自母线TV开口三角形A相100V电压UAN、发电机侧二次电压取A、C相的线电压UAC，两个二次电压的幅值、相角是一样的。从而实现硬接线转角，平衡二者之间的相角差。
2、同期系统技术改造方案
2.1同期闭锁的功能作用和重要性
由于控制发电机并网操作的重要性，保证发电机并网操作的安全性是放在首位的。
改造后的燃气轮机发电机同期装置由于具有了同期闭锁功能，可以避免非同期合闸情况的发生。如：在发电机未励磁的情况下误合主断路器；直流操作回路、燃气轮机控制系统或自动准同期装置等出现故障时误合主断路器。
2.3工作原理
该继电器采用瞬时动作电磁型继电器原理构成，在磁系统两个极上绕有两个线圈，一个磁极上的内层线圈与另一个磁极上的外层线圈串联，构成电气上互不相连但漏磁相差不大的两组线圈。有一对动断接点和一对动合接点。
继电器反应加在两组线圈上的两个电压的向量差。刻°是以动作角度δ表示的，δ角的调整范围为20°到40°。只要加在两组线圈的电压大小、相位、和频率相差等能满足整定的动作角度δ角的调整范围，继电器的动断接点打开，动合接点闭合，表明DT-1/200型继电器两线圈所加的电压同期，从而达到同步检查的目的。
3、结语
对于发电机并网操作，安全是始终要放在首位考虑的，其快速性应放在次要位置。不允许由于任何原因引起同期装置误出口而又不经过同期鉴定闭锁而引发发电机非同期并网事故。燃气轮机发电机组作为国外引进型机组，虽然其控制系统较为先进，但再先进的装置或软件都不能保证“万无一失”，故在发电机同期装置中增设独立的同期鉴定闭锁功能是十分必要的。
参考文献:
[1]TurbineProductsMKVIe-Standard7191MacroLibraries.GE燃气轮机控制系统组态
[2]国家电网生〔2007〕883_号《国家电网公司发电厂重大反事故措施》
[3]高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术（第二版）.北京：中国电力出版社，2010.6
[4]康健.关于同期闭锁功能必要性的探索.《湖北电力》2008年03期
论文作者:夏际先
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
标签：同期论文; 燃气轮机论文; 电压论文; 发电机论文; 控制系统论文; 装置论文; 机组论文; 《电力设备》2018年第21期论文;