“發變組非同期并列”故障分析

摘要：在發電廠的生產過程當中，發電機組與系統的并列是一項非常重要的操作。由于各種原因在并列過程中發生事故的現象時有發生，這種事故對電力生產和電氣設備造成的損失和損害都是非常嚴重的，因此我們有必要對發電機組在并列過程中所發生的故障，進行認真的分析提高認識，找出發生故障的原因并加以解決，以利于以后的安全生產。

關鍵詞：發變組發電機非同期并列差動速斷保護復式比率制動差動保護

一、#1發變組并列前本電力系統的運行狀態：

07年6月4日是唐山三友集團年度停車大檢修剛剛結束，電氣設備基本都已投入運行的時刻。為了分析問題方便，我們只討論本電力系統電源的運行情況，由于缺少與這次故障有關的系統內各個電源及各條線路的相關數據及運行參數，所以我們不作詳細的計算，只是定性的對故障進行分析，找出解決問題的辦法，用以指導我們的生產實踐。

在#1發變組沒有并列之前已經投入運行的電源如下：1、熱電公司6萬千瓦的#2發變組；2、熱電分公司6千千瓦的#1發電機；3、熱電分公司1.5萬千瓦的#2發電機；4、熱電分公司3萬千瓦的#3發電機；5、110KV變電站兩臺4萬千伏安的#1主變和#2主變。

在#1發變組具備并列條件，準備并列之前，上述設備運行正常。

二、#1發變組并列時的故障現象：

#1發變組301開關合入與系統并列的瞬間，#1發變組301開關跳閘，#2發變組302開關也跳閘。

經檢查：#1發變組差動速斷保護動作，動作時間是16點31分18秒406毫秒，差電流是21A，是發變組額定電流的5倍左右；#2發變組差動速斷保護動作，動作時間是16點31分20秒000毫秒，差電流是8.8A，是發變組額定電流的兩倍多。（差動速斷保護整定的動作電流是5.72A，約為額定電流的1.4倍）。

從綜合保護裝置和綜合測控裝置的記錄上看，#2發變組差動速斷保護的動作時間比#1發變組差動速斷保護的動作時間晚1.6秒左右。#2發變組的差電流也比#1發變組的差電流小很多。

在這次#1發變組并列故障中，兩臺機組都是差動速斷保護動作，而復式比率制動差動保護都沒有動作。

三、#1發變組并列故障分析：

在#1發變組301開關合閘之前整個系統運行正常，#1發變組空載運行也很正常，而在#1發變組301開關合閘并入系統的瞬間故障發生了，造成了#1發變組差動速斷保護動作301開關跳閘，#2發變組差動保護動作302開關跳閘，這就確定無疑是由于#1發變組與系統并列造成了事故跳閘。事后經詳細檢查二次回路，證實了這次事故是非同期并列事故。非同期并列的原因是在大修期間更換#1發電機電壓互感器二次側開關的過程中，錯誤的把#1發電機電壓互感器二次側的b相接到了原來c相的位置，而把#1發電機電壓互感器二次側的c相接到了原來b相的位置上，這就造成了同期裝置的同步表的指針，指示同期點時實際上一次回路當中系統電壓的相位正好與發變組電壓的相位相反。這是一種最嚴重的相位不同的非同期并列事故，從這次事故當中我們也更進一步認識到了二次回路的重要性，在二次回路上工作一定要認真仔細，把“保證在二次回路上工作正確性”的組織措施和技術措施做到位。

根據熱電公司#1發變組非同期并列的故障現象我們提出以下四個問題：

（一）非同期并列是不是發變組差動保護范圍內的故障？

1、什么是非同期并列

非同期并列是相對于準同期并列而言的，準同期并列的條件是：1待并電源的相序與系統電源的相序相同，2待并電源的電壓與系統電源的電壓相等，3待并電源的頻率與系統電源的頻率相等。4待并電源電壓的相位與系統電源電壓的相位一致。嚴格的講待并電源的波形與系統電源的波形也應相同。在發電機制造時都已經充分考慮到了這一點，在發電機設計和制造工藝上盡可能使發電機發出電壓的波形為正弦波，對于發電機發出電壓的波形，安裝及使用單位都無法控制和改變。

在待并電源與系統電源之間完全滿足以上條件時使待并電源并入系統，這就叫準同期并列，在這種條件下把待并電源并入系統時，待并電源的運行參數和系統電源的運行參數都不會因為待并電源的并入而發生任何改變。

非同期并列就是：待并電源與系統電源并列，在準同期并列的條件之中，有一個及一個以上的條件不滿足時的并列都叫做非同期并列。

2、非同期并列產生的危害

非同期并列對電氣設備和電氣系統將會產生什么樣的危害呢？下面我們對不滿足準同期并列條件時的并列，所造成的后果分別加以分析。在這里我們每分析其中一個條件不符合要求時，都假定其它條件都滿足要求，這樣分析問題可以簡單清楚一些。

1待并電源的相序與系統電源的相序不同時并列的危害

待并電源在安裝時就必須保證其相序與系統相序一致。當待并電源與系統電源相序相反時把待并電源并入系統，在待并電源和系統電源中要產生非常大的沖擊電流，并且待并電源輸出的電磁轉矩與系統電源對待并電源產生的電磁轉矩方向相反，簡單的說待并電源與系統電源相序相反時的并列，就相當于待并電源與系統電源互為反接制動，后果非常嚴重可怕，如果保護裝置拒動，將造成旋轉設備的嚴重損壞，造成電氣設備的燒毀，甚至造成系統的瓦解，這是絕對不允許的。

檢查待并電源的相序與系統電源的相序是否一致的方法也很簡單，在母線電壓互感器的二次側接入相序表，如果該相序表在系統電源作用下的旋轉方向與在待并電源作用下的旋轉方向一致，就說明系統電源的相序與待并電源的相序一致，否則相序相反。

2待并電源的電壓與系統電源的電壓不等時并列的危害

待并電源的電壓與系統電源的電壓不相等時，把待并電源并入系統，由于待并電源電壓U1與系統電源電壓U不相等，于是在并列用的斷路器的兩個觸頭之間就要出現一個電壓差△U，△U=U-U1。從U和U1的波形圖用逐點相減的方法可以畫出△U的波形圖，△U也是一個最大值一定、頻率與兩電原頻率相同的正弦波。在這時把待并電源并入系統，待并電源與系統電源之間會在電壓差△U的作用下產生一個沖擊電流，△U越大合閘時的沖擊電流也就越大,由于待并電源與系統電源的阻抗都很小，當△U較大時并列將產生很大的沖擊電流，甚至使保護動作，開關跳閘。所以我們在進行并列操作時要盡可能調整待并電源電壓與系統電源電壓一致。實際操作時通常允許電壓差△U在±5%的額定值范圍之內。2100433B