发电机同期并网技术简介

发电机同期并网技术简介
摘要：本文简单介绍发电机同期并网原理，结合现场实际分别对手动、自动同
期并网方式的优缺点进行总结。

关键词：手动、自动、并网
1.概述
在发电厂中，同期并网是电厂发电前的一项重大操作。

需要励磁、汽机控制
等各系统之间协调配合，最终实现发电机稳定并入电网，将电能稳定送入电网。

一旦操作不当，可能造成系统波动、进相运行等异常事故，严重时会造成非同期
并网、保护误动作，甚至导致停机停堆。

2.发电机并网原理
发电机同期并网的原理：通过采集发电机出口电压互感器电压与系统侧电压
比较，当达到设定条件时（包括两侧的电压幅值、相序、相位等条件时）发出合
闸指令，通过闭合发电机出口断路器将发电机与系统并网，实现电能输送。

发电机并网的条件：
（1）发电机机端电压与系统侧电压幅值相等并且波形一致；
（2）发电机机端频率与系统侧频率相同，约50Hz；
（3）发电机机端电压与系统侧电压相序相同。

（4）合闸瞬间，发电机机端电压与系统侧电压相位相同。

在以上四个条件具备的基础上，就能完成发电机的顺利并网，且在并网瞬间，发电机机端电压与系统电压的差值越小，则发电机并网时受到的冲击就越小，并
网过程就越平稳。

3.发电机同期并网方式简介
3.1同期装置简介
深圳国立智能的SID-2FY型的同期装置，具有手动、自动准同期并网功能。

同期装置能够自动识别当前的并网模式，有差频并网、同频并网（合环）方式。

在差频并网时，通过精确的数学模型能够保证快速的捕捉第一次出现的并网时机，精确的在相角差为零度时完成无冲击并网。

在并网过程中，按模糊控制理论的算法，对机组频率以及电压进行自动控制，确保最快最平稳的使压差、频差进入整
定范围，实现更为快速的并网。

3.2手动同期并网模式简介
手动准同期装置是通过同期装置配置的选线器进行通道的选择，共设置3个
通道，分别对应发电机出口断路器、主变高压侧110JA/120JA断路器（3/2接线的发电厂）。

通过选择不同的通道分别进行各个开关的同期并网操作。

进行手动同
期并网时，通过观察手动同步表表计转速情况，手动调节同期装置上的调压、调
速按钮，进行汽轮发电机侧电压、频率调节。

调解时需根据手动同步表实际转速
情况进行调节。

手动同步表正面为由36个高亮度LED发光管构成相角差指示面板，两相邻LED发光管角差为10?。

当待并侧频率高于系统侧频率时，指示灯光
顺时针旋转。

反之，反时针旋转。

当待并侧与系统侧电压间相位差在‘合闸闭锁角’整定值之内时，同期合闸闭锁接点接通，允许装置发出合闸指令，此时按下同期
合闸按钮即可实现合闸操作，否则无法发出合闸指令。

同步表指示面板中轴线上
有两个双色高亮度LED发光管，左侧为压差指示灯，当待并侧电压低于系统侧电
压且差值超过‘允许压差’ 整定值时，压差指示灯发红光，反之，待并侧电压高于
系统侧电压则发绿光，在允许压差整定值之内时则不发光。

右侧LED指示灯为频
差指示灯，当待并侧频率低于系统侧频率且差值超过‘允许频差’整定值时，发红光，反之，待并侧频率高于系统侧频率时则发绿光，在允许频差整定值之内时则
不发光。

同步表上方有六个高亮度数码管，用于显示系统侧、待并侧测量数据和
各路并列点的相关参数。

通过手动按钮进行电压、频率调节，最终使发电机与系
统侧压差、频差进入整定值范围内，可见面板上“允许合闸”的指示灯亮起，就地
手动按下同期合闸按钮，发出合闸指令闭合发电机出口断路器，实现并网的过程。

但是根据现场实际并网情况来看，手动同期装置有如下缺点：
(1)同期并网过程完全需要人为进行干预，不能实现自动调节。

发电机以及系
统侧参数需要操作人员通过观察同步表进行调节，对操作人员的专业素质和操作
熟练程度依赖性较大。

(2)当操作员观察到参数进入合闸允许范围内时，可能由于其他因素或者人的
因素，导致操作过慢，错过最佳合闸时间，导致并网失败或者并网时间增长。

3.3自动准同期并网模式简介
自动准同期装置属于恒定越前时间的自动并列装置，自动同期装置能够显示
具体的并列点信息、并列方式、并列点两侧的压差、频差等显示，并且还设置了
低电压、过电压闭锁功能，在异常工况下实现并网功能的闭锁。

自动准同期并网能够对发电机侧和系统侧的电压、频率进行自动检测，当在
设定的越前时刻检测到两侧的电压差和频率差均在设定的允许范围之内时，则迅
速启动合闸逻辑并输出合闸信号，断路器合闸，进而实现发电机的稳定并网，这
样能够最大程度上保证在经过了断路器固有的合闸延时之后，两侧电压与频率的
差值仍然处于最小的范围。

如果在合闸逻辑判定过程中，自动准同期装置判断出
电压或者频率的差值超出设定的允许范围，同期程序一方面内部将合闸逻辑闭锁，另外通过检测到的电压、频频差值大小来自动调节发电机转速升高、降低以及电
压升高、降低指令，将其快速调节到同期并网的范围内。

自动准同期并网模式的优点：
（1）自动同期并网模式能够自动检查发电机机端以及系统侧电压、频率的
幅值、高低等情况，自动的进行电压、频率调节，通过设定的脉宽、频度保证能
够在最快的时间内，将两侧的压差、频差等并网条件调节到最佳的区间内（压差
在±5%以内，频率在±0.15Hz以内）。

整个过程自动进行，不需要认为干预。

（2）恒定越前时间的设定，也即导前时间，指同期装置发出合闸指令到出
口断路器合闸的时间。

考虑到同期并网的实际情况，同期并网条件满足后，同期
装置发出合闸指令到断路器真实闭合需要约几百毫秒的时间，而同期装置经过计算，在同期装置判断出合闸条件满足前提前一个时间发出合闸指令，此时立即投
入自动同期合闸操作，实现最佳时间并网，这个时候对系统的冲击最小。

导前时
间在发电机假同期实验时根据实际录波测得的合闸时间进行设定，以保证在最佳
的同期合闸时间点成功合闸。

（3）操作简单，由于采用DCS逻辑出口执行和信号指示单元，将逻辑条件
分别送至DCS侧，当DCS检查逻辑条件不满足时，有闭锁合闸操作的提示。

在同
期并网的过程中如果发现意外事件时，有紧急终止同期的按钮可供操作。

另外自
动准同期模式配置有视频输出功能，便于操作员在主控室进行并网时，能够根据
不同的信号指示灯，判断自动准同期装置的运行状态。

4.结束语
发电机同期并网系统是发电机与电网并列运行的关键设备，其功能的可靠性至关重要。

通过发电机假同期试验检验参数设置是否合理；通过逻辑功能试验检验其是否能够可靠工作，实现发电机侧电压以及频率快速稳定调节，最终实现快速稳定的并网。

发电机同期并网装置保障了发电机并网操作的成功率，直接增加了企业发电机运行的经济效益。

作者简介：
弥山山，助理工程师，维修处，现从事继电保护专业；
徐日升，助理工程师，维修处，现从事继电保护专业；。