關(guān)于某電力系統(tǒng)準(zhǔn)同期并列地具體概述和分析報告及應(yīng)用

1、實用標(biāo)準(zhǔn)文檔關(guān)于電力系統(tǒng)準(zhǔn)同期并列的具體概述和分析及應(yīng)用區(qū)級電網(wǎng)位于西北電網(wǎng)中G電網(wǎng)中北部，地處N電網(wǎng)和L電網(wǎng)之間，是連接G和N電網(wǎng)的樞紐電網(wǎng)， 骨干網(wǎng)架形成3 3 0 kV 2 2 0 k V為主網(wǎng)架的大型區(qū)域電網(wǎng)，110kV網(wǎng)絡(luò)形成4個片區(qū)網(wǎng)絡(luò)。 該 地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)3 5kV及以上變電站122座， 主變?nèi)萘? 3 9.7 2萬kVA，網(wǎng)內(nèi)統(tǒng)調(diào)裝機容量44 10.4MW，其中火電 3 4 4 0 MW，水電4 6 4.5 MW, 風(fēng)電4 3 6 MW，光伏69.9MW ;圖1為該地區(qū)電網(wǎng)11 0kV 環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。1.2 孤網(wǎng)運行情況分析從圖1中可以看出，W水電廠由1 113WS線、 1114WS

2、二 線雙回線并列運行，通過S變上網(wǎng)輸送電量，異常情況下若1120 DH線和1120SS線同時發(fā)生故障， W水電廠將與大電網(wǎng)失去互 聯(lián)，孤網(wǎng)運行。因主網(wǎng)線路故障而形成孤網(wǎng)系統(tǒng)時，W水電廠發(fā)電機 組的調(diào)速系統(tǒng)可靠動作，變電站低頻低壓減載裝置正確的、按次序逐 步切除部分負(fù)荷，使孤網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定下來。此時，孤網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)電機組 調(diào)速系統(tǒng)等自動裝置可靠穩(wěn)定、發(fā)電機組的出力與負(fù)荷基本平衡， 孤 網(wǎng)穩(wěn)定運行。孤網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行可以確保孤網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的重要用戶不停電，但孤網(wǎng)系統(tǒng)無法長期保持穩(wěn)定運行，在故障處理完成后，調(diào)度員需要將孤網(wǎng)系統(tǒng)恢復(fù)到主網(wǎng)系統(tǒng)中來。 孤網(wǎng)系統(tǒng)與主網(wǎng)恢復(fù)并 網(wǎng)需要注意電網(wǎng)的同期條件，兩個電網(wǎng)之間的頻

3、率、電壓、相位可能 存在偏差，無視同期條件的合閘操作會引發(fā)更大規(guī)模的故障。2 同期情況分析2.1 同期情況分類及特點電網(wǎng)同期通常有2種情況：其一是差頻并網(wǎng)，指2個獨立運行著的電網(wǎng)之間通過一條線路同期并聯(lián)；其二是同頻并網(wǎng)，指同一電網(wǎng)中2個變電站之間再投入一條線路的同期并聯(lián)。差頻并網(wǎng)的特點是待并列斷路器兩側(cè)不僅存在著電壓差， 而且還存在 著頻率差和變化著的相角差，差頻并網(wǎng)要通過準(zhǔn)同期方式完成；同頻并網(wǎng)的特點是待并列斷路器兩 側(cè)電壓的頻率相等，頻差為零，壓差存在，相角差是一個固定值，同 頻并網(wǎng)需要解決電網(wǎng)的合環(huán)（環(huán)并)問題。2.2同期并列要因分析在實際電網(wǎng)并列過程中，除了壓差是固有的以外，由于兩個電

4、網(wǎng)的頻 率也不可能完全一致，導(dǎo)致在并列點處的相角差也隨著兩側(cè)頻差的存 在而呈現(xiàn)周期性的變化，因此，研究兩側(cè)的壓差、頻差和相角差對于 電網(wǎng)的并列具有非常重要的意義。圖2為兩個電網(wǎng)同期并列接線示意 圖及相量圖。圖中，QF為同期并列的聯(lián)絡(luò)斷路器，U1和U2分別是兩個電網(wǎng)在并列點的電壓，X1和X2分別是兩個電網(wǎng)到并列點的等效電抗。假定兩個電網(wǎng)的電壓都是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，31、32分別是兩個電網(wǎng)電角速度，1、2分別為兩個電網(wǎng)電壓初相角，其瞬時值分別為：Ul=Ulmsin(wlt + l)U2=U2msin(w2t + 2)(l)2.2.1 壓差對沖擊電流的影響電壓差計算公式為：U = U1-U2(2)從圖2

5、可知，由脈動電壓AU產(chǎn)生的沖擊電流為：Ich=U1-U2j(X1+ X2)(3)假設(shè)U 1=U2=U，其中3是系統(tǒng)的功角，則其大小為：Ich =2UX1+X2sinS2(4)2.2.2 相角差對沖擊電流的影響由式(1)可得系統(tǒng)兩側(cè)發(fā)電機在任意時刻的相角差為：8 = w1t + 1 (w2t + 2) =(31 co2)t +(1 2)(5 )因此，從沖擊電流產(chǎn)生的機理上可以看出，發(fā)電機在并網(wǎng)時的沖擊電流是兩個電網(wǎng)之間的相互作用。 只要產(chǎn)生沖擊電流，兩個相連的電網(wǎng)之間就必然會出現(xiàn)有功功率或無功功率的交換，而且這一交換是瞬時發(fā)生的，對兩個電網(wǎng)都有不同程度的影響。 一般而言，電網(wǎng)越大、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)越合理

6、，其承受沖擊的能力就越強； 反之，電網(wǎng)越小、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)越不合理，承受沖擊的能力就越弱。在實際運行中，電壓差和頻率差兩個要素與相位差相比， 對于系統(tǒng)的 影響相對要小，因為電壓和頻率較容易滿足準(zhǔn)同期要求，因此，電網(wǎng)并列的準(zhǔn)同期操作過程，實際上就是同期裝置捕捉相角差3為零的過程，而電壓差和頻率差僅僅是作為同期時的限定條件。目前，該地區(qū)電網(wǎng)在H變110 0母聯(lián)上安裝了PSS6 6 0數(shù)字式自動準(zhǔn)同期裝置。在整定計算過程中，對電壓差和頻率差整定值如 下：一5VW(UgUs)W5V;0.25HzW(fgf s)0.25Hz(其中Ug和Us分別為G、N兩電網(wǎng)的母線電 壓，fg和fs為其頻率)，允許合環(huán)角15

7、;在進行電網(wǎng)間的同 期并列過程中，由于初始相角無法控制，即使電壓差U滿足同期要求，也很容易出現(xiàn)相角差3不滿足準(zhǔn)同期要求而使聯(lián)網(wǎng) 操作無法成功。在這種情況下，唯一的方法就是調(diào)整某一側(cè)電網(wǎng)機組的出力或?qū)^大負(fù)荷進行投切來使其頻率發(fā)生微小的改變，使之滿足同期條件，然后再進行同期捕 捉。如果超過同期復(fù)歸時間后仍未捕捉到同期， 裝置會報同期超時失敗，使得同 期操作難以成功。綜上所述，出現(xiàn)這種情況是必然的，在頻率差很小時，只能通過多次操作來確保同期操作的成功， 這在該地區(qū)電網(wǎng)事故 處理期間進行電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)操作時就曾出現(xiàn)過。3 頻率、電壓調(diào)整方法3.1 頻率調(diào)整方法調(diào)頻率就是調(diào)整功率平衡。調(diào)整的主要手段是調(diào)節(jié)發(fā)

8、電機機端出力和 調(diào)整受電側(cè)負(fù)荷，使發(fā)電、供電趨向平衡。當(dāng)小電網(wǎng)與大電網(wǎng)解列后，小電網(wǎng)內(nèi)的發(fā)電機組根據(jù)功率平衡情況自行增減水輪機進水量，從而實現(xiàn)一次調(diào)頻，一次調(diào)頻是有差調(diào)頻，還需要進行自動發(fā)電控制(AGC)或調(diào)頻器調(diào)節(jié)，進行二次調(diào)頻。小電網(wǎng)調(diào)頻的方法及手段要根據(jù)實際情況靈活掌握。 小電網(wǎng)調(diào)頻操作 的步驟是：首先利用小電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電機調(diào)頻，以頻率過低為例，應(yīng)先投入備用發(fā)電 機發(fā)電，按照事故情況下帶負(fù)荷能力增大運行機組出力，增加機端出力。如果投入備用機組、增加出力仍然不能滿足頻率要求，則只能按照批準(zhǔn)的事故拉閘限電序位表有序拉閘， 進行負(fù)荷側(cè)功率調(diào) 整。功率調(diào)整遵循“頻率負(fù)荷”變化規(guī)律，一般使用“二五”比

9、率，即電網(wǎng)負(fù)荷變化5%, 頻率變化2%,即負(fù)荷頻率變化率比值為2.5。如果獨立小電網(wǎng)與大電網(wǎng)并網(wǎng)，正常大電網(wǎng)數(shù)萬甚至數(shù)十萬千瓦的功 率波動，頻率變動都微乎其微，所以正常情況下大電網(wǎng)進行調(diào)頻不現(xiàn)實，也會擴大影響，因此，通常 情況下調(diào)頻操作只由獨立小電網(wǎng)完成。 在獨立小電網(wǎng)頻率偏低的情況 下，一方面提高獨立小電網(wǎng)機組出力，另一方面限制小電網(wǎng)負(fù)荷，使小電網(wǎng)有功功率平衡，從而提升頻率， 滿足同期條件。調(diào)整幅度要適量，根據(jù)計算數(shù)據(jù)逐漸調(diào)控負(fù)荷，不能 盲目調(diào)整，避免因調(diào)整不當(dāng)造成獨立小電網(wǎng)崩潰。3.2 電壓調(diào)整方法電壓調(diào)整的常用方法一般有以下幾種：增減無功功率調(diào)壓，改變有功 功率和無功功率調(diào)壓，改變網(wǎng)絡(luò)參

10、數(shù)調(diào)壓，通過靜止無功補償器調(diào)壓，特殊情況下采用調(diào)整用電負(fù)荷或限負(fù)荷調(diào) 壓。如果獨立小電網(wǎng)電壓異常，則在調(diào)整獨立小電網(wǎng)的同時可以調(diào)整 正常電網(wǎng)的同期點電壓。以獨立小電網(wǎng)電壓過高為例，一般情況下， 由獨立網(wǎng)內(nèi)發(fā)電廠根據(jù)電壓自行調(diào)整，減少無功出力，降低機端電壓， 同時可以調(diào)整正常電網(wǎng)電壓，將正常電網(wǎng)的電容器組投入，調(diào)整主變 分接頭，從而調(diào)高正常電網(wǎng)同期點的電壓，使電壓滿足同期條件； 反之，小電網(wǎng)電壓過低時，進行相反的操作，但獨立小電網(wǎng)不宜進行 容量過大的電容器組、電抗器的投切，避免大的功率擾動對小電網(wǎng)造 成沖擊，威脅小電網(wǎng)穩(wěn)定，甚至使小電網(wǎng)電壓崩潰。在該地區(qū)電網(wǎng)中，W水電站孤網(wǎng)運行情況下進入小網(wǎng)模式

11、運行， 電網(wǎng) 振蕩較大，對水電機組沖擊較大，甚至?xí)斐伤姍C組的損壞，因此, 需要水電機組迅速保持穩(wěn)定，盡一切能力保障水電機組的運行，防止因水電機組解列而導(dǎo)致脫網(wǎng)運 行。4 防范措施4. 1 加強網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，加裝保護以及同期并列裝置D變到H變增加一回線路，加強網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；建議1 12 0DH線加裝光差保護，當(dāng)線 路發(fā)生故障時能快速切除故障實現(xiàn)全線速斷，避免保護失配造成越級跳閘，縮小停電范圍，減少對電網(wǎng)的影響；在T變、D變、S變加裝同期并列裝置。4.2 加強對孤網(wǎng)運行的負(fù)荷特性分析與研究在孤網(wǎng)形成以后，孤網(wǎng)運行處于一個相對平穩(wěn)的狀態(tài)， 在該地區(qū)電網(wǎng) 內(nèi)，硅鐵、電石等高耗能負(fù)荷在總用電負(fù)荷中所占比重大

12、，產(chǎn)品生產(chǎn) 與出爐時負(fù)荷變化快，高耗能負(fù)荷的突然變化造成孤網(wǎng)的電網(wǎng)崩潰也是重要原因之一。針對網(wǎng)內(nèi)各類高耗能用戶負(fù)荷特性， 加強對其用電時段、負(fù)荷運行曲線及電網(wǎng)運行影響的分析與研究，總結(jié)規(guī)律，制定 針對性防范措施與保供電預(yù)案，把電網(wǎng)影響用戶供電因素及用戶負(fù)荷影響電網(wǎng)穩(wěn)定運行的因素均降 至最小，更利于電網(wǎng)調(diào)度順利進行。4.3 增強調(diào)度員對電網(wǎng)孤網(wǎng)運行的事故處理能力增強調(diào)度員對電網(wǎng)孤網(wǎng)運行的事故處理能力， 要求每一位調(diào)度員學(xué)習(xí) 和研究孤網(wǎng)運行方案，特別是要增強每一位調(diào)度員學(xué)習(xí)孤網(wǎng)運行初期 的運行特點，掌握電網(wǎng)事故解列后孤網(wǎng)運行的明顯特征， 在發(fā)生事故 時做出準(zhǔn)確判斷，及時匯報、溝通，并在此基礎(chǔ)上要求調(diào)度員加強電 網(wǎng)孤網(wǎng)運行事故處理預(yù)案的學(xué)習(xí)，使各級專業(yè)人員做到反應(yīng)快、聯(lián)系快、操作快。在該地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)出現(xiàn)孤網(wǎng)運行情況下，首先應(yīng)采取有力措施保障電網(wǎng)孤網(wǎng)運行的穩(wěn)定性， 確保孤網(wǎng)內(nèi)電壓和頻率均在正常范圍內(nèi)，防止孤網(wǎng)由于劇烈振蕩而垮網(wǎng)；其次應(yīng)盡快選擇合適的并網(wǎng)地點進行 并網(wǎng)操作，在