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發(fā)電廠并網(wǎng)斷路器不適宜裝設(shè)自動(dòng)重合閘


摘要:提出了發(fā)電廠手動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)斷路器不能啟用一次自動(dòng)重合閘,根據(jù)發(fā)電廠實(shí)際運(yùn)行中交流電頻率、電壓的實(shí)際調(diào)整過程分析了自動(dòng)重合閘啟用后將形成非同期并網(wǎng)的原因以及將造成惡性事故的后果,基于本文討論,說明了本文的思路是可行的,指出了發(fā)電廠手動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)裝置不宜設(shè)計(jì)一次自動(dòng)重合閘。如果已設(shè)計(jì)自動(dòng)重合閘并投入運(yùn)行的,應(yīng)將連接片QP切換在“解除”位置。
關(guān)鍵詞: 并網(wǎng) 斷路器  不適宜  重合閘
   1.引言
   為了防止啟用一次自動(dòng)重合閘造成非同期事故的發(fā)生,首先要談一談發(fā)電廠實(shí)際運(yùn)行中交流電幾個(gè)重要參數(shù)的調(diào)整。
1.1 發(fā)電機(jī)電壓的調(diào)整
發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整分兩種情況:
    一種是孤立運(yùn)行的機(jī)組,電壓調(diào)整是由調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的大小來確定,勵(lì)磁電流愈大,發(fā)電機(jī)端電壓愈高。
    另一種情況是與系統(tǒng)并列運(yùn)行的機(jī)組,當(dāng)發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)后,調(diào)整勵(lì)磁電流則是調(diào)整發(fā)電機(jī)輸出無功功率的大小,勵(lì)磁電流愈大,輸出無功功率愈大。
1.2發(fā)電機(jī)輸出頻率的調(diào)整
發(fā)電機(jī)輸出頻率的調(diào)整仍然分兩種情況來說明:
1.2.1 孤立運(yùn)行機(jī)組頻率的調(diào)整
    發(fā)電機(jī)有一個(gè)額定轉(zhuǎn)速,根據(jù)NC=60f/p可知,要保證輸出頻率50HZ,必須保證發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行,而發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速是靠汽輪機(jī)(水輪機(jī))調(diào)節(jié)進(jìn)汽量(進(jìn)水量)大小來保證。發(fā)電機(jī)輸出功率愈大,反作用于汽輪機(jī)的力矩也就愈大,汽輪機(jī)則需要增大進(jìn)汽量來維持力矩平衡,在任一時(shí)刻發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)維持力矩平衡以保證輸出頻率在規(guī)定范圍內(nèi),一般為50HZ±0.5。當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率增大時(shí),發(fā)電機(jī)反作用力矩增加,如果此時(shí)汽機(jī)不增大進(jìn)汽量,則汽輪機(jī)主作用力矩小于發(fā)電機(jī)反作用力矩,導(dǎo)致轉(zhuǎn)速下降,頻率下降,形成惡性循環(huán)。即發(fā)電機(jī)輸出頻率下降,發(fā)電廠廠用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降,鍋爐出力下降,發(fā)電機(jī)頻率再下降。
    汽輪機(jī)為維持發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行,則在發(fā)電機(jī)反作用力矩增大,即負(fù)荷增加時(shí),汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)把轉(zhuǎn)速瞬間下降的變化量轉(zhuǎn)換為成正比的脈沖油壓變化量,經(jīng)放大去調(diào)節(jié)調(diào)速汽閥的開度,由此讓汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)從新維持力矩平衡,以保證輸出頻率的穩(wěn)定;如果發(fā)電機(jī)輸出功率下降,則調(diào)節(jié)過程與上述相反。由此可見,發(fā)電機(jī)輸出頻率在負(fù)荷變化時(shí)是不穩(wěn)定的,存在一個(gè)調(diào)節(jié)的滯后性。
1.2.2 另一種情況是并列運(yùn)行機(jī)組頻率的調(diào)整
    當(dāng)發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)后,發(fā)電機(jī)同時(shí)被大網(wǎng)牽入同步,這時(shí)汽輪機(jī)調(diào)整進(jìn)汽量大小,則是調(diào)整到發(fā)電機(jī)有功功率輸出的大小,轉(zhuǎn)速則被大網(wǎng)頻率牽制。
2. 發(fā)電機(jī)并網(wǎng)分析
2.1 發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)需要的條件
2.1.1 發(fā)電機(jī)端電壓與電網(wǎng)電壓相等。
2.1.2 發(fā)電機(jī)輸出頻率與電網(wǎng)頻率相同。
2.1.3 發(fā)電機(jī)交流電相序與電網(wǎng)相同,在合閘瞬間要求發(fā)電機(jī)交流電相位與電網(wǎng)相同。
如果不能滿足以上條件,將產(chǎn)生較大的沖擊電流,破壞發(fā)電設(shè)備,甚至影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
2.2 發(fā)電廠中的常規(guī)同期裝置
在小型發(fā)電廠中,一般采用手動(dòng)準(zhǔn)同期裝置并入電網(wǎng),通常將中央同期開關(guān)STK,同期閉鎖開關(guān)JBK,組合同步表H-S-V裝設(shè)在中央信號屏上,控制開關(guān)KK和同期開關(guān)TK裝設(shè)在控制屏上,同期檢查繼電器TJJ裝在保護(hù)屏上。
2.3 裝設(shè)同期裝置的目的
裝設(shè)同期裝置的目的主要是防止并網(wǎng)時(shí)發(fā)生非同期合閘事故。
2.3.1同期檢查繼電器TJJ
    在同期回路中,設(shè)置了一個(gè)同期檢查繼電器TJJ,其目的是待并側(cè)與電網(wǎng)側(cè)相位差大于整定值時(shí),TJJ吸合,切斷合閘回路,防止非同期并列。繼電器可在20-40度范圍內(nèi)整定,當(dāng)兩側(cè)電壓相位差小于整定值時(shí),繼電器TJJ常閉觸頭接通合閘回路,可允許經(jīng)同期調(diào)整后合閘。實(shí)際上TJJ僅起防止相位差過大時(shí)切斷斷路器合閘回路電源防止非同期并列的作用。
2.3.2 組合同步表H-S-V
     實(shí)際操作過程中,僅靠TJJ防止非同期合閘是不安全的,所以裝設(shè)組合同步表H-S-V。并列時(shí),先調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓使H-S-V電壓指向0點(diǎn),表明發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電壓相等。再調(diào)整頻率,使H-S-V頻率指向0點(diǎn),表明發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)頻率相同,再置STK于細(xì)調(diào),同步表旋轉(zhuǎn),當(dāng)H-S-V同步指針指向0時(shí),表明這一瞬間待并側(cè)與系統(tǒng)側(cè)同期,即為******合閘點(diǎn)。實(shí)際操作中,值班員主要依靠同步表進(jìn)行調(diào)節(jié)后并列。
3. 并網(wǎng)回路裝設(shè)一次重合閘裝置ZCH存在的問題
在手動(dòng)準(zhǔn)同期合閘回路中,如果裝設(shè)并啟用了一次自動(dòng)重合閘,將會(huì)導(dǎo)致以下問題:
當(dāng)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列運(yùn)行時(shí),如果因某種原因并網(wǎng)斷路器跳閘瞬間,除發(fā)電廠廠用電之外,發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷,此時(shí)發(fā)電機(jī)反作用力矩迅速減小,轉(zhuǎn)速飛升,頻率迅速上升,發(fā)電機(jī)端電壓上升,交流電相位迅速變化,汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)迅速自動(dòng)關(guān)小調(diào)速汽閥,以限制轉(zhuǎn)速在額定范圍內(nèi),甚至危急遮斷器保護(hù)動(dòng)作停機(jī)。在過程變化進(jìn)行的同時(shí),斷路器DL常閉觸頭與串聯(lián)的TJJ常閉觸頭接通,自動(dòng)重合閘繼電器ZCH內(nèi)部時(shí)間繼電器SJ線圈得電,SJ常開延時(shí)觸頭閉合,電容C通過中間繼電器ZJ線圈放電,ZJ接通合閘回路。在合閘瞬間,發(fā)電機(jī)頻率、電壓、相位與系統(tǒng)偏離,如果此時(shí)的偏離值大于TJJ整定值,TJJ啟動(dòng),其常閉觸頭打開,斷開ZCH啟動(dòng)電源,自動(dòng)重合閘啟動(dòng)失??;如果此時(shí)的偏離值小于TJJ整定值,自動(dòng)重合閘啟動(dòng),由于頻率、電壓、相位均已不能滿足合閘條件,此時(shí)將產(chǎn)生很大的沖擊電流,發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng),此時(shí)定子電流表指示突然升高,系統(tǒng)電壓降低,發(fā)電機(jī)本體由于沖擊力矩的作用而發(fā)出“吼”的聲音,發(fā)電機(jī)母線電壓也來回?cái)[動(dòng),這些現(xiàn)象都說明發(fā)電機(jī)是非同期并列。由于沖擊力很大,發(fā)電機(jī)及與之串聯(lián)的變壓器斷路器等電氣設(shè)備受到巨大電動(dòng)力的作用和引起強(qiáng)烈的發(fā)熱,因此會(huì)造成很大的破壞,嚴(yán)重時(shí)會(huì)將發(fā)電機(jī)繞組燒壞,造成線圈端部變形,另外可造成系統(tǒng)振蕩,嚴(yán)重時(shí)可造成系統(tǒng)崩潰。
4. 發(fā)生非同期事故的處理
    當(dāng)發(fā)生自動(dòng)重合閘非同期并列事故時(shí),若汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生很大的沖擊電流和強(qiáng)烈的振動(dòng)而且不衰減時(shí),應(yīng)立即先把發(fā)電機(jī)斷路器滅磁開關(guān)斷開,解列并停止發(fā)電機(jī),然后打開發(fā)電機(jī)端蓋,檢查定子繞組端部有無變形情況,否則不可再次啟動(dòng)機(jī)組。
5. 結(jié)論
5.1 在并網(wǎng)斷路器中僅靠TJJ來防止相位差過大的電網(wǎng)并列保護(hù),啟用一次重合閘是危險(xiǎn)的,因?yàn)門JJ的性能不可能達(dá)到理想的精良程度。
5.2 發(fā)電廠手動(dòng)準(zhǔn)同期回路不宜設(shè)計(jì)一次自動(dòng)重合閘,否則容易導(dǎo)致非同期并列。
5.3 如果一次重合閘已投入運(yùn)行,應(yīng)切換連接片QP在解除位置。

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