特殊运行方式下机组同期的设计与改造
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摘要：针对京海电厂500KV升压站属系统联络变电站，机组出口开关在停机后仍需进行合环操作的特殊运行方式，通过分析、研究，重新设计和改造了机组同期系统，并通过运行实践验证了改造后同期系统的正确性，提高了机组运行的可靠性。
关键词：系统联络变电站同期系统合环改造
1京海电厂500KV系统简介
京海电厂500KV升压站（见图1）为3/2断路器接线方式，1、2号机组为单元接线通过主变升压后接入升压站中，其中5013和5012开关为1号机组出口开关，它们与凤吉线5011开关一起组成第一个完整串，5021和5022开关为2号机组出口开关，它们与风里线5023开关一起组成第二个完整串，升压站的两条出线分别接至吉兰太和千里山变电站，京海电厂升压站是这两个变电站之间的联络变电站，通过它内蒙古乌海地区500KV系统形成环网运行，为了保证系统运行的稳定性和可靠性，根据调度部门的要求即使在京海电厂停机后，机组出口开关仍需重新合闸，以保证5011、5012、5013和5021、5022、5023开关处于合环运行状态。
2 同期系统存在的问题
停机后无法完成合环操作。京海电厂机组同期装置使用深圳智能设备公司生产的SID-2CM型装置，同期回路的设计是切入机组出口开关两侧的二次电压来完成同期比较。正常运行方式下，1号机出口边开关5013取Ⅱ母和1号主变高压侧TV C相的二次电压进行同期比较。出口中开关5012则在5013-6刀闸合位时取1号主变高压侧TV C相二次电压；在5013-6刀闸分位且5013开关合位时取Ⅱ母TV C相二次电压作为同期比较的一路电压，在5011-6刀闸合位时取凤吉线TV C相二次电压；在5011-6刀闸分位且5011开关合位时取Ⅰ母TV C相二次电压作为同期比较的另一路电压，当1号机停机后且系统要求合环时，5013-6刀闸已拉开，1号主变高压侧TV电压消失,5013开关只能取得Ⅱ母TV这一路电压无法完成同期比较，同样因5013开关不能合闸，5012开关也不能取得Ⅱ母或1号主变高压侧TV 电压来完成同期比较，同理2号机5021和5022开关的同期电压比较也是如此，因此这种同期回路设计无法完成停机后合环运行的操作。
3同期系统存在问题的解决方案
3.1加装无压合闸压板
解决上述2.1节中存在的问题一般有两种方案，第一种方案是直接在同期装置的合闸继电器两侧并接压板，开关的合闸不再经同期装置的检测，运行人员合上并接的压板后，操作DCS开关合、跳闸界面直接合上开关，这种方案虽然简单但完全需要人为来判断开关是否具备合闸的条件，容易造成非同期合闸的后果。第二种方案是开关的合闸仍由同期装置来完成，只不过是将开关合闸的条件由比较两侧电压是否同期改为检测是否只有一侧有电压或两侧均无电压。当投入“单侧无压合闸”压板时，同期装置收到单侧无压合闸指令，在检测到没有TV断线和切入装置的电压满足一侧无压的要求后启动合闸继电器。相比较而言由同期装置实现的单侧无压合闸能进一步检测开关两侧可能出现的非同期电压，并且在都有电压时闭锁合闸，降低了因人为误判断出现非同期合闸的可能性，提高了开关合闸的可靠性，我们采用第二种方案来实现合环操作，改后同期回路见图2所示。“双侧无压合闸”压板的作用主要是进行升压站停电后开关的传动试验工作。必须指出的是合环过程中，若机组中开关以检单侧无压的方式先合上后，在另一串解环状态下，边开关两侧将出现非同期电压，此时边开关若仍以检单侧无压的方式合闸将造成非同期事故，为防止这种非同期事故的发生，第一在运行操作规程中明确规定开关合环应首先将边开关以检单侧无压的方式合上后，再将中开关以检同期的方式合闸，两者顺序不能颠倒。第二将单侧无压合闸压板与DCS界面中的“5013单侧无压合闸投入”按钮串接使用，且仅当“5013单侧无压合闸投入”按钮使用时DCS才会接通同期装置中的单侧无压合闸开入。第三将单侧无压合闸压板明确标明为“5013单侧无压合闸”压板。上述要求同样适用于2号机，仅是将5013开关变为了5021开关。
3.2修改DCS中的同期逻辑
修改后的DCS操作界面分为同期并网、合环和开关试验三个功能模块,打开同期并网模块，里面设有5013、5012（以1号机为例，2号机同理）同期投入、同期退出、同期启动和装置复归六个按钮，同期并网时首先按下同期投入按钮，DCS接通同期装置电源、电压回路和直流控制回路，然后打开相应并网开关的跳、合闸操作界面选择合闸并确认，此时如开关状态正确、无闭锁条件，DCS将在设定的短时间内接通同期装置合闸正电源，此时再按下同期启动按钮，同期装置在满足同期条件后向开关发出合闸脉冲。打开合环模块，里面设有5013单侧无压合闸投入、退出，5012同期合环投入、退出，5013跳合闸操作，5012跳合闸操作，5012合环启动和装置复归共八个按钮，DCS中新增设两个与同期并网时相近的开关跳、合闸操作模块，仅取消保护动作这一闭锁条件，当5013单侧无压合闸时或5012同期合环时调用各自新增的跳、合闸操作模块，解除主汽门关闭后，保护动作信号对合环操作的闭锁，另外DCS中增设了仅当5013单侧无压合闸按钮投入时，才会接通同期装置中单侧无压合闸开入的逻辑回路，以避免上节中提到的非同期合闸事故。停机后的合环操作中首先投入5013单侧无压合闸压板，然后打开合环界面，点击“5013跳合闸操作”按钮，打开5013开关操作界面，点击合闸和确认按钮后，再点击“5013单侧无压合闸投入”按钮，同期装置将执行5013开关的单侧无压合闸。5013开关合闸后， 点击“5012同期合环投入”按钮，点击5012开关操作界面中的合闸和确认按钮，同时点击“5012合环启动”按钮，同期装置以检同期的方式实现5012开关的同期合环。打开开关试验模块，里面设有5013双侧无压合闸投入、退出，5012双侧无压合闸投入、退出，5013跳合闸操作，5012跳合闸操作和装置复归共七个按钮，其中5013、5012跳合闸操作按钮的功能同合环模块，5012、5013双侧无压合闸投入按钮除接通同期装置电源、电压回路和直流控制回路外，还接通同期装置中的双侧无压合闸开入，设立双侧无压合闸这种方式主要是考虑开关修后试验方便，另外当母线TV出现故障或在检修这种特殊情况下要求合环运行时，也可以通过检双侧无压的方式合上机组出口边开关，再通过同期合环方式合上中开关，完成合环操作。
4 结束语
京海电厂同期系统改造后，已经过数十次的同期并网、停机合环及开关跳合闸试验等多种运行方式的检验，运行实践表明改造后的同期系统可靠地满足了上述运行方式的要求，随着电力系统的发展，电厂的增多，出现类似问题的电力企业也会增多，本文对上述企业进行同期系统设计时提供了一种参考和借鉴，同时也提出了一种解决现场工程实际问题的方案。
参考文献：
1、《D0501-02同期接线图》西北电力设计院
2、《SID-2CM同期装置技术、使用说明书》深圳智能设备有限公司
3、《京海电厂电气运行规程》京海电厂，Q/DQ2010.06
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