国电宿州＃1发电机组同期系统的改造
摘 要：分析了电压互感器的接线方式及同期系统的原理，提出有效合理的改造措施，保证同期接线的正确性。
关键词：电压互感器 同期接线改造 方法
国电宿州#1机组正常运行时经主变升压分别接于110KV系统及35KV系统。由于35KV系统的拆除，使得机组的同期系统必须进行改造、机组的同期点必须进行重新选择。否则会造成机组无法正常并网和两个系统的二次电压短路的现象，现对同期系统进行分析和对我公司#1机组的同期系统进行简单的介绍。
一. 同步系统概述
1. 一般情况下，在一个电力系统中并列运行的各发电机转子都以相同的电角速度运转，转子间的相对电角度不超过允许值，此种运行方式称为发电机的同步运行。通常一台未投入系统参加并列运行的发电机与系统是不同步的，发电机投入系统参加并列运行的操作称为并列操作。同步发电机的并列操作称为同期。 2. 同期方式一般有两种既准同期及自同期
准同期并列的方法：发电机在并列合闸前已经投入励磁，当发电机电压的频率、相位、大小分别和并列点处系统侧电压的频率、相位、大小接近相同时，将发电机断路器合闸，完成合闸操作。
自同期并列的方法：先将未励磁，接近同步转速的发电机投入系统，然后给发电机上励磁，利用原动机转矩，同步转矩把发电机拖入同步。
由于自同步方式是将未励磁的发电机合闸，冲击电流大，合闸瞬间电压降低较多，因此，火力发电厂大容量机组一般不采用，水轮发电机及小容量的汽轮发电机作系统事故紧急备用时才采用自同步方式。 3. 发电机投入电力系统同步并列的基本要求：
1) 投入瞬间发电机的冲击电流和冲击力矩不超过允许值。 2) 系统能把被投入的发电机拉入同步。 4. 发电机投入电力系统同步并列的基本条件
1) 待并发电机频率与母线频率相等，即滑差（频差）相等。
2) 断路器主触头闭合瞬间，待并发电机电压与母线电压间的瞬时相角差为零，即角差为零。
3) 待并发电机电压与母线电压的幅值相等，即压差为零。 5. 准同期并列有三种方式：
1) 手动准同期：发电机的频率调整，电压调整以及合闸操作都由运行人员手动进行，只是在控制回路中装设立非同期合闸的闭锁装置（同期检查继电器），用以防止由于运行人员误发合闸脉冲造成的非同期合闸。
2) 半自动准同期：发电机电压及频率的调整由手动进行，同期装置能自动的检验同期条件，并选择适当的时机发出合闸脉冲。
3) 自动准同期：同期装置能自动地调整频率，至于电压调整，有些装置能自动进行，也有一些装置没有电压调整功能，需要发电机的自动调节励磁装
置或由运行人员手动进行调整。当同期条件满足后，同期装置能选择合适的时机自动地发出合闸脉冲。 6. 同步点电压取得方式
单相同步接线对同步点电压取得方式有以下要求
1) 110KV及以上电压的中性点直接接地系统同步点电压取得方式：（见图1）
图1
该系统通常采用的电压有两个二次绕组，其中主二次绕组的相电压为100/√3V，辅助二次绕组的相电压为100V。同步系统一般接入辅助二次绕组。 2) 中性点不接地或经高电阻接地系统同步电压取得方式：（见图2）
图2
该系统通常采用的电压互感器有两种，一种有两个二次绕组，其中主二次绕组相电压为100/√3V，辅助二次绕组相电压为100/3V：另一种只有一个二次绕组，其电压为100/√3V。
因本系统接地时，中性点会产生位移，所以同步系统不能用相电压，必须用线电压，同步系统接入主二次绕组的线电压（100V） 3) 主变压器高、低压侧同步电压的取得方式 因主变压器多为Y,d11接线，高压侧比低压侧同相电压超前30度，为使两侧同步电压的相位和数值相同，要求高压侧接入的同步系统的二次电压为电压互感器的辅助绕组的电压（-Uc）,低压侧则接电压互感器主二次绕组的线电压Ubc.
二. ＃1机同期系统改造前的接线方式
1. 发电机为15000KW同步发电机
主变：额定容量：15000KVA/15000KVA/15000KVA。接线组别：Yn/y/d11。 额定电压:121KV/38.5KV/6.3KV 2. 改造前运行方式：(见图3)
110KV母线731013501
35KV母线图3
#1号机组通过＃3501，＃731分别与35KV及110KV系统联络。 3. ＃1号机组同步表的型号和基本原理(简图见图4)
4 图4
＃1号机组采用手动集中准同期方式
同步表采用了电磁型MZ-10组合式同步表，采用旋转磁场和交变（脉动）磁场相互作用为理论基础，此处旋转磁场接于待并电源侧，交变磁场接于运行的电源侧。当待并电源与已运行电源两者的频率与相位相同时，同步表指针停在同步标线上。待并电源频率比电网频率高，指针向顺时针方向旋转，待并电源频率低于电网频率，指针反时针方向旋转。频率差愈大，指针旋转愈快。指针与同步点所夹角度表示两电源之相位差。指针离同步标线越远，待并电源电压和电网电压的相位差越大。
4. 改造前各同期点电压取得方式： 1) 发电机＃01开关（见图5）
01同期开关合闸
图5
2) 图5中：1THM,2THM为同期合闸小母线，ZMa,ZMc,为转角小母线，U603为6KV母线电压互感器A相电压，U613,W613为发电机电压互感器A相，C相电压。TQMa’为系统侧同期电压小母线。1SA1为01开关操作控制开关，1SA2为01开关同期操作开关。待并侧电压取自发电机PT电压主绕组A、C相，系统侧电压取自6 KV母线电压PTA相。U613、W613与公共小母线VBv(b相)产生待并侧所需的旋转磁场，U603、与公共小母线VBv(b相)产生系统侧所需的脉动磁场。
3) 35KV侧＃3501断路器开关（见图6）
3501同期开关合闸
图6
图6中：1THM,2THM为同期合闸小母线，ZMa,ZMc,为转角小母线，U603，
W603为6KV母线电压互感器A相,C相电压，U640为35KV母线电压互感器A相电压。TQMa’为系统侧同期电压小母线。3SA1为3501开关操作控制开关，3SA2为01开关同期操作开关。待并侧电压取自6KV母线电压PT主绕组A,C相，经转角小母线补偿30度相位差后到达同期小母线TQMa、TQMc。 系统侧电压取自35KV母线PTA相。 U603、W603与公共小母线VBv(b相)产生待并侧所需的旋转磁场，U640与公共小母线VBv(b相)产生系统侧所需的脉动磁场。
4) 110KV侧＃731断路器开关（见图7）