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[摘要]：本文对发电机带厂用电孤网运行条件下厂用电切换方法进行分析，对不同切换方法及其对机组和设备产生有利或不利的影响进行论述，通过对比总结得出在发电机孤网运行条件下厂用电切换方法选择应考虑的方向和不同切换方法的选择策略。
[关键词]：发电机 孤网运行 厂用电 切换
中图分类号：TM623.3 文献标识码：TM 文章编号：1009-914X（2013）01- 0019-02
一、概述
随着电力系统的扩大和发展，电力系统对电网安全稳定控制的要求越来越高，越来越多的电厂变电站都安装了安全稳定控制装置，以达到紧急情况下的切机切负荷功能。发电机出口主开关由于负荷切除或者人为误动断开，造成发电机与电网系统解列，只带厂用电系统运行，这就是我们所说的发电机带厂用电孤网运行工况。这种工况下，由于发电电机跟踪自身厂用负荷，而厂用负荷随着机组运行调整而经常性波动，造成汽轮机调速系统调整频繁，从而发电机输出电压、频率也不稳定，供电电压质量差，这样又加剧了厂用负荷的不稳定，在大负荷变动下，对汽轮机调速系统和发电机冲击很大。此时若主开关不能迅速并入电网系统，对于不具备孤网运行条件的发电机组，需要停运发电机处理，而停机时就不得不考虑厂用电的切换，本文将对这一问题进行一个简单分析，从而得出通用情况下的切换策略。
二、厂用电切换主要考虑问题
现代单元发电机组厂用电切换一般有两种类型：并联切换和串联切换。并联切换是指先合后断，即：先合上备用开关，后分开运行开关；而串联切换是指先断后合，即：先断开运行开关，然后再合上备用开关。厂用电系统一般有两路电源供电，一路由发电机通过厂高变变换而来，一路由启备变供电。我们在正常切换操作时，如果高厂变与启备变为同一电网系统时，可以采用并联切换；若高厂变与启备变为不同期系统，应该先检定同期后，再进行倒换，以防非同期并列。在事故情况下，不应使用并联切换，而应该用串联切换方式倒换。所以在厂用电切换过程中，特别是采用并联切换方式时，我们要考虑的问题或者说是必须注意的问题就是：检定同期，严防非同期并列。
三、孤网运行条件下的厂用电切换分析
发电机带厂用电负荷孤网运行条件下，停运发电机时需要对厂用电进行切换，对于选择哪一种切换方式，下面我们来仔细分析。
1、并联切换
并联切换操作需要先合后分相应断路器，对于停机过程来说，就是备用进线断路器先合闸，然后运行断路器才跳闸。我们可以这样认为：在并联切换过程中，存在那么一段极小的时间段，是运行开关和备用开关同时合闸向母线输出电能的过程，这属于两个电源系统并列运行情况，所以并联切换属于双电源并列操作，对于并列断路器的操作合闸，我们必须要检定同期，并列两侧必须满足同期合闸条件。在发电机并入电网运行情况下，由于厂用两侧电源属于同一个电源系统，所以并联切换同期条件极易满足，但是在孤网运行条件下，发电机与系统解列，这就属于两个电源系统的并列，等同于发电机并入系统的过程。在发电机孤网运行条件下，发电机运行很不稳定，厂用电能质量差，这给并联切换带来了困难，即使成功切换，对厂用各负荷以及发电机、变压器造成很大冲击，特别是发电机，有可能产生非同期并列后果，这是由于发电机对并列条件要求高引起的。发电机的正常并网是通过主变压器出口开关完成的，发电机并列条件里，其中相序的核对在厂家调试时已处理好，相位差的调整也是通过计算断路器合闸时间和控制合闸导前角来完成，而电压差的保护设定值一般控制为几伏左右，频率差的保护设定值一般控制为零点几赫兹，已我们单位为例（神华亿利能源有限这公司4*200MW电厂），发电机同期装置并列合闸允许压差为 4伏，合闸允许频差为±0.15Hz，而厂用电快切装置合闸允许参数则较为宽泛，是发电机同期合闸参数的10倍左右，这样就造成厂用电同期合闸满足，但是对于发电机来说有可能是不满足的，一旦不满足，则会造成發电机非同期并列。非同期并列时，由于合闸冲击电流很大，巨大的冲击电流对发电机、变压器及对系统造成严重冲击。机组将发生强烈的振动，使待并发电机绕组变形、扭弯、绝缘崩裂、定子绕组并头套熔化，甚至将绕组烧毁。即使当时没有损坏，也会造成严重的隐患。就整个电力系统来讲，如果一台大型机组发生非同期并列，这台发电机将与系统发生功率的震荡，严重扰乱整个系统的正常运行，甚至造成整个电力系统的崩溃。我们将主要从电压差和频率差产生的冲击电流作一具体分析：
（1） 电压不等的情况：
并列瞬间发电机内产生冲击电流，其周期分量有效值为
如果电压差△U很大，因为次暂态电抗 很小，则 过大将会发电机定子绕组发热，或定子绕组端部在电动力的作用下受损。而通过高厂变并列时的压差设定值是发电机自动准同期设定值的10倍左右，10倍的 将会对发电机造成破坏性、永久性的损伤。
（2）频率不等的情况：
当频率不等时，发电机电压与与系统电压之间具有相对运动，如果频差小，这个相对运动比较较小，则发电机与系统之间的自整步作用，使发电机拉入同步；如果频率差较大，则并列合闸后发电机相位角δ在 到 之间周期性变化。
电压相位不等时，在并列瞬间发电机内产生冲击电流，其周期分量有效值为
当δ= 时，△U =0，则 =0；当δ= 时， ，则 最大；当δ= 时，△U=0，则 =0。相位不一 致比电压不一致的情况更为严重，如果δ很大则冲击电流 很大，其有功分量在发电机轴上产生冲击力矩，使设备烧毁，或使发电机大轴扭屈。特别是δ= 时 近似等于机端三相短路电流的两倍，损坏最严重。
发电机在频率差较大的情况下并入系统，立即带上较多正的（或负的）有功功率，对发电机转子产生制动（或加速）的力矩，将使发电机产生机械振动，严重时导致失步，造成并列不成功。频率相差较大，因转子惯性冲力过大而不起作用. 如果发电机频率低于系统频率，并列后发电机将会吸收电网有功，其逆功率对汽轮机末级叶片造成损坏，严重时使汽轮机末级叶片疲劳断裂。
[关键词]：发电机 孤网运行 厂用电 切换
中图分类号：TM623.3 文献标识码：TM 文章编号：1009-914X（2013）01- 0019-02
一、概述
随着电力系统的扩大和发展，电力系统对电网安全稳定控制的要求越来越高，越来越多的电厂变电站都安装了安全稳定控制装置，以达到紧急情况下的切机切负荷功能。发电机出口主开关由于负荷切除或者人为误动断开，造成发电机与电网系统解列，只带厂用电系统运行，这就是我们所说的发电机带厂用电孤网运行工况。这种工况下，由于发电电机跟踪自身厂用负荷，而厂用负荷随着机组运行调整而经常性波动，造成汽轮机调速系统调整频繁，从而发电机输出电压、频率也不稳定，供电电压质量差，这样又加剧了厂用负荷的不稳定，在大负荷变动下，对汽轮机调速系统和发电机冲击很大。此时若主开关不能迅速并入电网系统，对于不具备孤网运行条件的发电机组，需要停运发电机处理，而停机时就不得不考虑厂用电的切换，本文将对这一问题进行一个简单分析，从而得出通用情况下的切换策略。
二、厂用电切换主要考虑问题
现代单元发电机组厂用电切换一般有两种类型：并联切换和串联切换。并联切换是指先合后断，即：先合上备用开关，后分开运行开关；而串联切换是指先断后合，即：先断开运行开关，然后再合上备用开关。厂用电系统一般有两路电源供电，一路由发电机通过厂高变变换而来，一路由启备变供电。我们在正常切换操作时，如果高厂变与启备变为同一电网系统时，可以采用并联切换；若高厂变与启备变为不同期系统，应该先检定同期后，再进行倒换，以防非同期并列。在事故情况下，不应使用并联切换，而应该用串联切换方式倒换。所以在厂用电切换过程中，特别是采用并联切换方式时，我们要考虑的问题或者说是必须注意的问题就是：检定同期，严防非同期并列。
三、孤网运行条件下的厂用电切换分析
发电机带厂用电负荷孤网运行条件下，停运发电机时需要对厂用电进行切换，对于选择哪一种切换方式，下面我们来仔细分析。
1、并联切换
并联切换操作需要先合后分相应断路器，对于停机过程来说，就是备用进线断路器先合闸，然后运行断路器才跳闸。我们可以这样认为：在并联切换过程中，存在那么一段极小的时间段，是运行开关和备用开关同时合闸向母线输出电能的过程，这属于两个电源系统并列运行情况，所以并联切换属于双电源并列操作，对于并列断路器的操作合闸，我们必须要检定同期，并列两侧必须满足同期合闸条件。在发电机并入电网运行情况下，由于厂用两侧电源属于同一个电源系统，所以并联切换同期条件极易满足，但是在孤网运行条件下，发电机与系统解列，这就属于两个电源系统的并列，等同于发电机并入系统的过程。在发电机孤网运行条件下，发电机运行很不稳定，厂用电能质量差，这给并联切换带来了困难，即使成功切换，对厂用各负荷以及发电机、变压器造成很大冲击，特别是发电机，有可能产生非同期并列后果，这是由于发电机对并列条件要求高引起的。发电机的正常并网是通过主变压器出口开关完成的，发电机并列条件里，其中相序的核对在厂家调试时已处理好，相位差的调整也是通过计算断路器合闸时间和控制合闸导前角来完成，而电压差的保护设定值一般控制为几伏左右，频率差的保护设定值一般控制为零点几赫兹，已我们单位为例（神华亿利能源有限这公司4*200MW电厂），发电机同期装置并列合闸允许压差为 4伏，合闸允许频差为±0.15Hz，而厂用电快切装置合闸允许参数则较为宽泛，是发电机同期合闸参数的10倍左右，这样就造成厂用电同期合闸满足，但是对于发电机来说有可能是不满足的，一旦不满足，则会造成發电机非同期并列。非同期并列时，由于合闸冲击电流很大，巨大的冲击电流对发电机、变压器及对系统造成严重冲击。机组将发生强烈的振动，使待并发电机绕组变形、扭弯、绝缘崩裂、定子绕组并头套熔化，甚至将绕组烧毁。即使当时没有损坏，也会造成严重的隐患。就整个电力系统来讲，如果一台大型机组发生非同期并列，这台发电机将与系统发生功率的震荡，严重扰乱整个系统的正常运行，甚至造成整个电力系统的崩溃。我们将主要从电压差和频率差产生的冲击电流作一具体分析：
（1） 电压不等的情况：
并列瞬间发电机内产生冲击电流，其周期分量有效值为
如果电压差△U很大，因为次暂态电抗 很小，则 过大将会发电机定子绕组发热，或定子绕组端部在电动力的作用下受损。而通过高厂变并列时的压差设定值是发电机自动准同期设定值的10倍左右，10倍的 将会对发电机造成破坏性、永久性的损伤。
（2）频率不等的情况：
当频率不等时，发电机电压与与系统电压之间具有相对运动，如果频差小，这个相对运动比较较小，则发电机与系统之间的自整步作用，使发电机拉入同步；如果频率差较大，则并列合闸后发电机相位角δ在 到 之间周期性变化。
电压相位不等时，在并列瞬间发电机内产生冲击电流，其周期分量有效值为
当δ= 时，△U =0，则 =0；当δ= 时， ，则 最大；当δ= 时，△U=0，则 =0。相位不一 致比电压不一致的情况更为严重，如果δ很大则冲击电流 很大，其有功分量在发电机轴上产生冲击力矩，使设备烧毁，或使发电机大轴扭屈。特别是δ= 时 近似等于机端三相短路电流的两倍，损坏最严重。
发电机在频率差较大的情况下并入系统，立即带上较多正的（或负的）有功功率，对发电机转子产生制动（或加速）的力矩，将使发电机产生机械振动，严重时导致失步，造成并列不成功。频率相差较大，因转子惯性冲力过大而不起作用. 如果发电机频率低于系统频率，并列后发电机将会吸收电网有功，其逆功率对汽轮机末级叶片造成损坏，严重时使汽轮机末级叶片疲劳断裂。