发电机出口及单元接线各电源侧
直接与母线连接的发电机出口断路器、发电机—双绕组变压器单元接线的高压侧断路器,以及发电机—三绕组变压器单元接线的各电源侧断路器,应设为同期点。
依据:文献 [3][4]水利水电工程 / 水电站电气部分 / 交互教学
基于电气主接线的同期点判别与交互分析
同期点的选择,是在电气主接线中确定哪些断路器承担同期并列任务。其判别不以设备名称或电压等级为依据,而以断路器断开时两侧是否来自不同电源、是否具备合闸能力、两侧电压是否可测以及运行方式是否需要并列为依据。本页以一座 2×700 MW 水电站的 220 kV 主接线为例,设置 15 个候选位置,逐一分析其是否构成同期点及理由。
同期点属于一次接线范畴;同期装置、电压互感器及同期闭锁属于二次系统。二者相关,但不能互相替代。
同期点是指:在电气主接线中,断路器断开时其两侧电压来自不同电源,并且需要通过该断路器完成同期合闸的断路器位置。
主接线中的断路器位置,决定同期操作在哪一处完成。它由一次接线和运行方式确定。
测量两侧电压的幅值、频率和相位,并在条件满足时发出合闸命令。装置可以切换至不同同期点。
为同期装置提供两侧电压信号。两侧均有可靠 TV,是同期点成立的必要条件之一。
在选定的同期点上完成电压、频率和相位调整后合闸。同期点选择与同期条件整定属于两个层面。
注:部分教材和现场资料使用 PT 表示电压互感器,本页统一使用 TV,二者含义相同。
以下原则依据发电厂电气自动装置及水电站电气部分的通行表述整理。原则给出“应设”的位置,具体工程仍需结合主接线、TV 配置和运行方式校核。
直接与母线连接的发电机出口断路器、发电机—双绕组变压器单元接线的高压侧断路器,以及发电机—三绕组变压器单元接线的各电源侧断路器,应设为同期点。
依据:文献 [3][4]两侧均有电源的双绕组变压器,其低压侧或高压侧断路器应设为同期点(一般设在低压侧);三绕组变压器和自耦变压器有电源的各侧断路器,也应设为同期点。
依据:文献 [3][4]母线联络断路器、母线分段断路器和旁路母线断路器,承担母线之间或旁路方式下的并列任务,应设为同期点。
依据:文献 [3][4]接在母线上、对侧有电源的线路断路器,应设为同期点。若线路对侧仅为无电源负荷,则该线路断路器不承担同期并列任务。
依据:文献 [3][4]110 kV 及以上线路设置旁路母线时,可利用旁路母线上的电压互感器进行同期;环形接线和外桥接线中与线路相关的两个断路器、一台半断路器接线中的各断路器,一般均设为同期点。
依据:文献 [3]变电站一般不考虑设置同期点;仅对需要经常并列或解列的断路器及调相机,设置手动准同期装置。水电站因机组并网、解列和黑启动需要,通常按 P1—P5 设置同期点。
依据:文献 [3]说明:上述原则不是“把所有断路器都设为同期点”。是否设置,还要看该断路器断开时两侧是否确实为独立电源,以及运行方式是否需要在该处并列。
图 1 为教学用 220 kV 主接线。点击图中编号或下方候选位置,查看该位置的设备类型、两侧电源、TV 配置与判别依据。
接线图较宽,可在图内左右滑动查看完整接线。
表中“条件性同期点”表示该位置在原则上可设同期点,但是否承担同期任务取决于两侧电源及运行方式。点击任意一行可回到图 1 查看。
| 编号 | 位置 / 设备 | 设备类型 | 两侧独立电源 | 两侧 TV | 判定 | 主要依据 |
|---|
统计:同期点 6 处,条件性同期点 3 处,非同期点 6 处。判别结果对应图 1 所示运行方式;改变运行方式时,应重新校核条件性同期点。
主接线形式决定候选位置的数量和层级。下列对应关系用于将图 1 的判别方法推广到其他接线。
| 主接线形式 | 同期点位置 | 说明 |
|---|---|---|
| 发电机—双绕组变压器单元接线 | 发电机出口断路器;或主变高压侧断路器 | 设 GCB 时,GCB 为单机同期点,HVCB 可作为单元级备用;不设 GCB 时,HVCB 为单元主同期点。 |
| 扩大单元接线 | 每台发电机出口断路器 | 每台机应有独立同期点,避免一台机检修或故障时影响其他机组。 |
| 单母线分段接线 | 母线分段断路器 | 两侧母线均有电源且需要并列时使用;不能替代单机同期点。 |
| 双母线 / 母线联络 | 母线联络断路器 | 用于两组母线之间的并列与解列;两侧 TV 应能正确切换。 |
| 线路 / 联络变 | 对侧有电源的线路断路器或联络变各侧断路器 | 承担电厂与系统之间的并列、解列及黑启动复电。 |
| 一台半断路器、环形、外桥接线 | 与线路相关的断路器、各串断路器 | 运行方式变化较多,通常所有相关断路器均设为同期点。 |
| 旁路母线 | 旁路断路器 | 旁路代路时,旁路断路器可承担同期任务;可利用旁路母线 TV。 |
同期点判别的错误,多数来自把“断路器”“同期装置”“TV”三者混为一谈,或忽略运行方式。
辨析:断路器只是同期点的必要条件,不是充分条件。若断路器一侧仅为无电源负荷,合闸不涉及两个独立电源的并列,如 QF7、QF8。
辨析:隔离开关没有灭弧能力,不能接通或开断负荷电流,不能承担同期合闸任务。同期操作必须由断路器完成。
辨析:母线分段断路器是母线级同期点,不能替代每台机组的同期点。单机调试、单机隔离和故障范围控制仍需机端或单元级同期点。
辨析:同期装置可切换至多个断路器,但同期点由一次接线和运行方式决定。装置安装地点、TV 安装地点与同期点不是同一概念。
同期点的选择可按以下顺序进行;每一步均应形成可复核的记录。
正常并网、单机检修、母线分段运行、线路停运、黑启动等。
判断每个断路器断开时,两侧是否来自不同电源,是否存在待并系统。
确认该位置为断路器;隔离开关、负荷开关不能作为同期点。
两侧 TV 配置、相序、相位、电压切换及同期闭锁应满足要求。
列出同期点编号、层级、适用运行方式、TV 来源和操作地点。
同期点的选择应以电源分界为起点,以断路器为操作载体,以两侧可测电压为技术条件,以运行方式为校核依据。
对条件性同期点,应在设计文件中明确其适用运行方式及闭锁条件;对非同期点,不应配置同期合闸回路。同期点数量应满足运行方式要求,不宜以母线级或系统级同期点替代单机级同期点。
本页用于课程教学,主接线及运行方式为教学示意,不针对具体工程。
说明:本页中“同期点应同时满足四项条件”的表述,是为了组织教学而作的归纳;具体工程应依据现行规程、设计文件和设备技术条件进行校核。图中 TV 仅示出与同期判别直接相关的配置,实际工程尚应包括保护、测量、计量等 TV 绕组及二次回路。