并网冗余设计的技术优势
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【摘 要】两台同期装置通过设置多个同期点可作互为备用的设置在不增加任何硬件设备的情况下可同时提高同期装置可靠性。对机组及时同期合闸具有重要意义。
【关键词】多点同期;冗余设计;优势
0.概述
广东岭澳核电站位于广东省深圳市龙岗区大鹏镇，厂址东南濒临大亚湾，西北为丘陵地带。装机容量为4台1000MW压水堆机组，分两期建设完成。
岭澳核电站一期工程装机容量为2×990MW，二期工程装机容量为2×1150MW。根据系统规划，核电站以500kV电压接入系统，500kV出线最终为4回。二期2台1150MW机组，分别以发电机－双圈变压器组单元接线升压至500kV接入系统。发电机与主变压器之间装设发电机出口断路器，可以避免正常起动和停机时厂用电源的切换。500kV系统为一个半断路器接线，共建成4个完整串。每台机组设2台高压厂用工作变，从主变压器低压侧和发电机出口断路器之间引接。
1.同期系统的介绍
岭澳核电站二期工程每台机组设置一套由深圳市国立智能公司电力科技有限公司生产SID-2CM系列的同期装置，两台机组共设置两套同期装置，两套同期装置互为备用，即#3号机同期装置作#4号机备用，#4号机同期装置作#3号机备用，采用DCS远程控制方式，由DCS及同期装置共同完成并网过程。
1.1同期点的设置
同期并网是指断路器联接两侧电源的合闸操作。本工程每台发变组设4个同期点，分别是发电机出口断路器（同期电压为发电机出口电压和主变低压侧电压）、与主变压器相连的边断路器（同期电压为主变高压侧电压和同侧500kV母线电压）、与主变压器相连的中断路器（同期电压为主变高压侧电压和对侧500kV母线电压）、与主变压器相连的中断路器（同期电压为主变高压侧电压与500kV线路电压）。
1.2同期装置的工作原理
准同期的三个条件是压差、频差在允许范围内时应在相角差ψ为零，此时完成并网。并列点断路器有一个固有的合闸时间t,同期装置必须在零相差出现前的t时发出合闸命令，确保在ψ=0度时实现并网。SID-2CM同期装置在并网过程中需不断快速求解方程，获取理想提前合闸角，实现精确的零相差并网。
SID-2CM同期装置采用均频与均压控制的方式捕抓第一次出现的并网时机，从而实现快速并网。其控制器实际上是针对发电机组调速系统及励磁调节系统的具体特性来整定控制系数的。
2.1 SID-2CM同期装置多点同期冗余设计
SID-2CM同期装置有8~12个通道可供1~12台、条发电机或线路并网复用，或多台同期装置互为备用，具备自动识别并网性质的功能。控制器提供与上位机的通讯接口（RS485），并提供通讯协议和必需的开关量应答信号，以满足将同期控制器纳入DCS系统的需要。
本工程每套SID-2CM同期装置共设8个同期点，其中定义1~4作为#3机组的同期点，5~8作为#4机组的同期点。#3机同期屏的对外接线端子对应接上的是#3机组的电气输入输出开关量、输入模拟量，当同期装置安装于#3机同期屏时启用1~4并列点，5~8并列点作为冗余设计的备用点。#4机同期屏的对外接线端子对应接上的是#4机组的电气输入输出开关量、输入模拟量，当同期装置安装于#4机同期屏时启用5~8并列点，1~4并列点作为冗余设计的备用点。因此当某机组的SID-2CM控制器发生故障时，将另一机组的SID-2CM控制器插入其同期装置安装处（同期屏）后面板的对外联线插座上即可运作。
2.2 SID-2CM同期装置后面板功能说明
后面板主要装有控制器的对外联线插座，如下图1所示，各引脚定义在相应表格中给出。
JK1~JK6六个航空插头型号各不相同，因此没有误插的可能。SID-2CM同期装置控制器可纳入8个并列点，满足核电站两台同期装置互为备用的需要。
图1
控制器重要插座端子说明：
控制器对外的引出线分别由七个插座引出，其中JK1、JK2、JK3、JK4、JK5、JK6为各不相同的航空插头座，JK7为标准仪器电源插座，它们的功能如下述：
(1)JK1：控制器电源插座，4芯。用了JK1-1及JK1-2两芯，可接入110V、220V交直流电源，如用直流电源，JK1-2为正极，JK1-1为负极。
(2)JK2：并列点断路器两侧TV次级电压输入插座，14芯。JK2-3、JK2-5两芯为待并侧电压，JK2-4、JK2-6为系统侧电压。
JK2-7、8、9、1、14、10、11、12、2、13分别接入并列点两侧TV的三相二次电压和任一相熔丝（或空气开关）前电压，用以检测三相TV二次是否断线，这对于确保无压合闸的安全是必要的。
(3)JK3：开关量输入及通讯口插座，26芯。JK3-1~JK3-8、JK3-20~JK3-23及+24V公共端JK3-17共13芯实现并列点选择，由每个并列点的同期开关TK（或继电器、同期自动选线器、可编程控制器）用一个常开接点将JK3-17与JK3-1~JK3-8及JK3-20~JK3-23中的某芯接通即可。为了获得多台同期装置互为备用的功能，每台同期装置都存贮有其他并列点的同期参数整定值，每台同期装置的并列点排序都一样。这样当某台机的同期装置移到另一台机的同期装置安装处时，就会自动调出被替换机组的同期参数整定值。
2.3 SID-2CM同期装置二次接线图典型设计图
2.4多点同期冗余设计的优势
岭澳一期同期装置不设备用，以手动同期作备用并网操作手段，并网速度慢，并网时机难以捕抓。而实现快速并网对满足系统负荷供需平衡及减少机组空转能耗有重要意义。岭澳核电站二期工程的多点同期冗余设计使每台机组可只设置一台同期装置，故障情况下换上另一机组同期装置，不影响正常的并网操作，节约投资，节省空间。
每台同期装置可存入多个并列点同期参数，并列点排序一样，当装置故障需要互换时不需重新整定参数。
每台控制器是设置了所有机组的同期点和同期通道而对外接线是对应单台机组的冗余设计使得互换装置时为不需要更改端子接线，也不需更改上位机及DCS系统的软件设置、逻辑关系、操作命令以及显示设置。
航空插头作为对外的连接器使得互换装置方便快捷，装置直接对口插上即可。
3.结语
同期装置作为机组正常启动时接入电网系统，故障解除后重新并列的主要操作设备具有非常重要作用与地位。同期装置出现故障将影响整个电厂投入电网。岭澳二期工程的每台SID-2CM同期控制器8个并列点冗余设计，实现了核电站两台同期装置互为备用的功能，对于核电站以及电网正常运行具有重大意义。
【参考文献】
［１］能源部西北电力设计院.电力工程电气设计手册.北京:中国电力出版社,1991.
［２］火力发电厂.变电所二次接线设计技术规程.北京:中国电力出版社,2002.