淺談自備電站發電機組單獨時的搶並列
[摘要]：通過分析首鋼自備電站三臺汽輪發電機組幾次單獨事故，總結出一套行之有效的搶並列辦法，並針對在搶並列時可能發生的問題進行分析，提出處理對策。
[關鍵詞]：發電機；單獨；搶並列
Methods of Vying for Grid Connecting of Thermoelectric Generator
Abstract: This paper analyzes the reasons of several accidents of three turbine generators’ stand alone operating in Power Plant of Shougang Group, summarizes a set of effectual method of vying for grid connected in case of stand alone, proposes countermeasure of possible problems for it.
Key Words: Generator, Stand Alone, Vie for Grid Connected
1、引言
發電機單獨是由於電力系統發生事故或某種不可知的原因，導致併網運行的發電機組與系統失去聯繫的一種非正常運行狀態。對於與系統併網的發電機組,當系統發生故障時正確處理發電機單獨，千方百計維持發電機運行並及時將單獨的發電機拖入系統，實現搶並列，有著現實的意義。
2、自備電站電網系統概況
首鋼自備電站（以下簡稱熱電站）1986年投產，有五個電壓等級：110KV、35KV、10KV、6KV、380V。三臺雙水內冷發電機組均為哈爾濱電機廠生產，型號為QFS-60-2，有功功率為60MW。通過容量分別為63000KVA、75000KVA、75000KVA的三臺主變壓器向外供電。
現運行方式為：1#機經1#主變上4#110KV母線，經過白熱一線（4111）與白廟220KV站併網；2、3#機分別經過2、3#主變同上5#110KV母線，經白熱二線（4112）與白廟220KV站併網。熱電110KV系統在2002年以前開環運行，2002年以後長期合環運行（即4145母聯開關在合位）。三臺發電機在額定功率運行時通過其主變壓器的110KV側及35KV側向各總降壓變電站輸送電能，在發電機停機檢修或發電功率不足時其主變壓器還可以通過與白廟系統併網運行的兩條聯絡線（白熱一線、白熱二線）受電，向熱電110KV、35KV系統用戶輸送電能。發電機的10KV側通過廠高變向廠用電系統供電。
自備電站的發電機與一般發電廠的發電機在其作用上有所區別，自備電站的發電機除正常發電外，在事故時要起到保安電源的作用。熱電的三臺發電機只要是110KV以上聯絡開關掉閘，都會造成發電機單獨，且帶部分重要負荷運行。
熱電站的外部電源除了白廟220KV站以外，還有一路來自九總降的高鋼電源，向熱電2#35KV母線供電。由於正常情況下熱電三臺機組與白廟220KV系統併網，故發電機單獨是指白廟220KV系統發生故障；搶並列是向高鋼系統搶並列，或向恢復正常的白廟220KV站搶並列。
熱電站110KV、35KV系統示意圖見附錄。
3、發電機單獨時的現象及確定
首鋼小時耗電量均在40萬KWh以上，由於自備電站發電機組裝機容量很小，只有17萬KWh，發電能力有限，所以在一臺或三臺機組全部單獨運行時運行參數很不穩定，隨所帶負荷變化而變化；由於容量小，承受不住一臺大型電動機啟動時對單獨運行機組的擾動，很可能造成單獨的機組故障掉閘，導致所帶重要負荷停電。因此，當系統故障時應千方百計維持發電機單獨運行，其目的是保證鐵區的保安電源及煤氣系統用電。發電機單獨後，要沉著、冷靜，選擇最佳時機與系統搶並列。
熱電三臺機組自投產以來共發生過8次單獨事故（見表一）。
3.1、發電機單獨後時的一般現象：
3.1.1、控制室內控制的聯絡開關掉閘：如4101、4111、4112等開關掉閘，根據當時的運行方式，很容易判斷為發電機單獨。如：喇叭響，鈴響，光子牌亮等等。
3.1.2、非控制室控制的聯絡開關掉閘：
（1）、若機組單獨前，單獨機組發電量大於供電量，則單獨後頻率升高，有功表及定子電流表指示下降。
（2）、若機組單獨前，單獨機組發電量小於供電量，則單獨後頻率下降，有功表及定子電流表指示升高，帶低頻減載保護裝置的配線可能動作掉閘，如頻率持續下降維持不住，可進行緊急拉路。
（3）、若機組單獨前，單獨機組發電量等於供電量（此種情況很少見），則單獨後單獨機組的頻率、有功、定子電流均無變化，但此時由於發電機各運行參數變化取決於所帶負荷，所以發電機與所帶負荷形成一小型供用電系統，由於容量極小，系統中某個參數會有擾動，例如：1992年3月26日，4111開關掉閘，2#機單獨，當時值班室內只有2#主變35KV側無功表全盤內擺動。
3.2、發電機單獨事故的確定：
（1）、根據當時的運行方式，將該機組與另一系統間的母聯開關的同期開關合上，觀察同期表指針是否轉動。由於熱電三臺機組由於與白廟220KV站併網，則必須與高鋼系統比較，即只能合412母聯或426母聯的同期開關。
（2）、另外，通過詢問調度系統，多方獲取外部系統相關信息，對於發電機單獨事故的確定大有裨益。
表一：熱電站歷史上發生的8次發電機單獨事故
序號
單獨時間
機別
併網時間
及方式
當時運行方式
事故原因及
處理情況
1
1992年3月26日9:01
2#
9:29,自動併網
2#機經4111開關與村鋼系統併網，4145母聯在斷位
4111開關掉閘，用4102開關併網
2
1996年8月15日5：20
1#
5：42，自動併網
1#機經4111開關與村鋼系統併網，4145母聯在斷位
4111開關掉閘，用4145母聯進行搶並列
3
1997年3月24日15：20
1#
15：52，自動併網
同上
4111掉閘，用412開關搶並列
4
2002年7月14日8：25
1#
8：26，手動併網
同上
4111掉閘，用416開關搶並列
5
2002年11月28日13：15
1#
13：18，自動重合
同上
4111掉閘，後4111自動重合閘成功
6
2003年4月28日21：43
1、2、3#
22：03，手動並列
1、2、3#機經4111、4112開關與白廟220KV系統併網，4145母聯在合位
白廟220KV站1#主變影響，用4111開關手動並列成功
7
2005年7月23日19：45
1、2、3#
20：14，自動併網
1、2、3#機經4111、4112開關與白廟220KV系統併網，4145母聯在合位
4118電纜隧道著火，用4112自動併網成功
8
2005年7月23日21：09
1、2、3#
21：18，自動併網
1、2、3#機經4111、4112開關與白廟220KV系統併網，4145母聯在合位
4117電纜隧道著火，用412自動併網成功
4、發電機單獨時的處理對策
4.1、發電機搶並列操作。
一旦發電機單獨，就需及時與系統進行搶並列。經過長期實踐，可將發電機單獨時的處理歸結為5句話，30個字：
（1）、合同期，先判定。即將該機組與高鋼系統間的母聯開關（如426或412）的同期開關合上，觀察同期表指針是否轉動，以此來判斷髮電機是否單獨。
（2）、先請示，後搶並。判斷為發電機單獨後，要及時彙報調度，彙報時要說清楚單獨的機組、事故現象以及事故時間，並詢問系統有無故障，應向哪個系統搶並列，多方獲取相關信息。得到調度許可後，準備搶並列。
（3）、選六點，用自動。在搶並列時，優先採用自動裝置與系統搶並列，應依次合好以下六個開關：
①合好待並開關的同期開關（TK）。
②將轉換開關（ZK）合至“自動調速”位置。
③將選併發電機開關（TFK）合至待並機組位置。
④將自動並車切換開關（TXK）合至“220V控制”位置。
⑤將自動準同期精度選擇開關（1STK）合至“精調”位置。
⑥將自動準同期開關（DTK）合至“自動”位置。
圖一：發電機控制室 圖二、併網操作盤
上述工作準備就緒後，觀察同步表。
（4）、成功後，要覆命。並列成功後，應立即回覆調度，以便其及時對系統運行方式進行調整。同時，將所動開關手柄復歸原位，將並列開關的操作手柄轉向合位，相應保護投入。
圖三：發電機銘牌 圖四：MZ-10型組合同步表
（5）、如不成，再手動。如果自動並列反覆不成功，或自動並列裝置發生故障時，此時須手動搶並列。應當指出，手動搶並列只是在萬不得已的情況下才使用。手動搶並列時，只須合上TK、1STK、TFK，食指放在集中合閘按鈕“HA”上，觀察同步表，同步表的指針在3600範圍內應是平穩、緩慢的旋轉，一般希望順時針方向旋轉（說明機組頻率略高於系統頻率）。待觀察幾圈後，在同步表指針指向“12”點前的某一瞬間，手動合上集中合閘按鈕“HA”，實現併網操作。
手動並列成功後也須重複（4）的有關步驟。
4.2、搶並列的操作要點：
搶並列操作是一項十分重要的操作，操作人除了要有豐富的經驗外，還須掌握操作要點，實踐中可將操作要點歸納為零、一、二、三、四5個字：
（1）、零：不併列時，所有的有關並列控制開關均放在零位。
（2）、一：並列點只能選一點，而並列方式只能選一種方式。
（3）、二：同步表要注意二點：同步表投入時間不應超過15分鐘；同期錶轉動過快或轉動無規律時，禁止合閘操作。
（4）、三：無論是自動並列還是手動並列，必須選TK、並列點及1STK.
（5）、四：並列操作中應注意四點：一，操作人應熟練操作方法，瞭解同期迴路接線情況；二，操作中注意力應高度集中，頭腦冷靜，不可操之過急；三，必須善於抓住每一個可能的機會，使操作順利進行；四，若調速系統很不穩定，不能採用自動準同期進行並列。
5、搶並列過程中可能發生的問題及處理對策
5.1、由於發電機所帶負荷過大導致頻率太低，維持不住。
如發電機所帶負荷過大，則發電機的頻率持續下降，當頻率達到某個配線的低周保護動作值的時候，該配線跳閘；如發電機的頻率仍然下降，則按照廠規定的拉路順序進行拉閘限電，千方百計維持發電機的頻率穩定。
在發電機的頻率維持住以後，應抓緊時間進行搶並列操作。
5.2、自動併網並不上。
如果自動準同期並列裝置無問題，但進行自動併網時，合閘脈衝信號發出後開關拒動或開關未合上。實踐中一般可採取下述對策：
（1）、調整直流電壓在230V以上，合閘接觸器的吸合力增大後，可有效縮短開關合閘時間。
（2）、與汽輪機司機聯繫穩定轉速，轉速越穩定，並上的可能性就越大。
（3）、當發生單獨事故後，值班工應首先與調度聯繫，確認是哪個系統出現問題，然後考慮用哪個開關併網，實戰時不可機械從事。如從35KV側併網，母聯開關412、426原則上都能滿足要求，如用412開關並不上，應馬上考慮用426開關併網，儘量縮短髮電機單獨運行時間。
5.3、頻率差表指針偏差大。
此時說明汽輪機調速系統不穩，不能進行手動搶並列操作。應與汽輪機司機聯繫，穩定轉速。通過不斷調整轉速，使同期表指針轉動速度降下來，儘量使用自動併網裝置。此時觀察頻率差表指針：
（1）、如頻率差表指針偏向“+”位置，說明待並系統頻率大於運行系統頻率，同步表指針向順時針方向轉動；此時應通知汽輪機司機降低轉速。
（2）、如頻率差表指針偏向“-”位置，說明待並系統頻率小於運行系統頻率，同步表指針向逆時針方向轉動；此時應通知汽輪機司機提高轉速。
應當指出：只要頻率差在允許範圍內，待併發電機頻率稍高或稍低於電網頻率，並列都可獲得成功。但考慮對電網的影響，發電機頻率稍高於電網頻率比較有利，即同期表順時針轉動。因為並列後發電機立即向電網送出有功功率，並使機組產生制動力矩，轉子減速，既有利於轉子拉入同步，也不加重系統負擔，對電網也有利。
5.4、電壓差表指針偏差大。
（1）、如電壓差表指針偏向“+”位置，說明待並系統電壓大於運行系統電壓，此時值班員應降低待併發電機的磁場電流，通過調整使兩系統電壓一致。
（2）、如電壓差表指針偏向“-”位置，說明待並系統電壓小於運行系統電壓，此時值班員應提高待併發電機的磁場電流，通過調整使兩系統電壓一致。
5.5、在手動並列時發生非同期並列事故。
當發電機的相位、電壓、頻率與系統的相位、電壓、頻率存在較大差異的情況下，即在不符合並列條件的情況下，合上發電機斷路器，這種情況就是非同期並列。非同期並列對發電機、變壓器產生巨大的衝擊電流，機組將發生強烈的振動，定子電流表指示突增，系統電壓降低，發電機本體由於衝擊力矩的作用發出很大的響聲，然後定子電流表劇烈擺動，母線電壓表也來回擺動。遇到這種情況，應根據事故現象進行迅速而正確的處理：
（1）、若發電機組無強烈音響及振動，而且表計擺動很快趨於緩和，可不必停機，機組自己會拉入同步，進入穩定狀態。
（2）、若機組產生很大的衝擊電流和強烈的振動，而且並不衰減時，應立即解列，待轉動停止後，測量定子繞組絕緣電阻，並打開發電機端蓋，檢查定子繞組端部有無變形情況，並經試驗合格後方可再次起動。
6、結語
近幾年，發電機單獨事故頻頻發生，但採取以上對策後，幾次單獨事故都在短時間實現了搶並列，維持了發電機的穩定，有效保證了電網及用戶的安全、穩定運行。
附錄：熱電站110KV、35KV系統示意圖
參考文獻：
1、山西省電力工業局：《電氣設備運行（高級工）》，中國電力出版社，1997-5-16.
2、華東電業管理局：《電氣運行技術問答》，中國電力出版社，1997.7
3、錢振華：《電氣設備倒閘操作技術問答》，中國電力出版社，1998.3
��RZ���1ۀ�K
閱讀更多 希望789456123 的文章
