浅析汽轮发电机组并网的主要操作及注意事项

发电机组并网环节在很大程度上影响着汽轮机组安全、电网稳定以及核安全等问题，如何实现从单机运行到电网协同运行的精准同步和平稳过渡是确保安全第一的重要保障，因此需要作业人员充分掌握操作标准和注意事项，结合核电汽轮的安全特性规范作业，进一步保证核安全和电网稳定。

一、核电汽轮发电机组并网的主要操作

1. 满足并网条件，启动同步装置

汽轮发电机组的同步发电机并入到一个大电网中首先需要确保运行状态、电气连接、保护系统、电压频率和相位相序等满足并网条件，力求短时间内并网过程不会产生较大电流冲击才能避免功率震荡带来的运行损耗和不稳定等问题。理想的并网条件包括频率相等、幅值相等、相位相同、波形相同和相序一致等，这些均需要依靠并网的操作、发电机设计制造和现场安装加以保证。比如反应堆需确定处在临界状态（低功率平台）且堆芯安全裕度符合要求才能满足并网条件，汽轮机也需要完成暖机、冲转和定速等操作，并检查发电机的断路器、隔离开关、接线相序等状态和保护系统，确保并网异常时能够快速跳闸确保安全，在此基础上设定并网参数启动同步并网装置。

2. 并网参数调节，合闸准备状态

汽轮发电机组并网操作的第二环节进入参数调节阶段，针对电压、频率、相位同步等待等进行调节。在实际运行过程中幅值、频率和相位往往难以完全保持一致，能够同时满足频率偏差小于 0.1 赫兹、电压偏差小于 10% 和相位差小于10 度这三个条件即可，比如发电机电压偏高需要减励、电压偏低则需要增大励磁电流，确保电压幅值差 ⩽10% 额定电压，而频率转速也需要根据电网频率进行调节，通常情况下 ⩽0 .1Hz 属于较小范围才能避免反应堆功率波动，当电压和频率两个条件均符合操作标准时还需考虑相位同步等待，相位差＜ 10且接近 0°时意味着发电机与电网处于“同步旋转”状态方可进入合闸准备阶段。上述这些条件是通过自动同期装置进行匹配满足的。

3. 并网执行监测，初始调节运行

核电汽轮发电机并网执行阶段包括自动合闸指令、并网瞬间监测和异常时的手动干预等环节，当满足以上并网条件时自动准同期装置会向断路器发出指令进行合闸，意味着发电机与电网正式连接并开始输出功率。在发电机组并网瞬间需对冲击电流、机组震动、电网电压和反应堆功率进行监测，比如冲击电流不可存在持续大电流的现象，轴系扭矩无异常波动现象且反应堆无超调或者振荡。如果参数偏差超出了规定值范围则需要手动进行干预，及时终止并网并针对励磁系统、调速系统等进行详细检查，一旦出现电流骤升和电压暴跌的情况更需要手动紧急打闸来隔离发电机、使堆机分离确保安全。

二、核电汽轮发电机组并网的注意事项

1. 安全优先，状态稳定

核电汽轮发电机组并网的核心原则是“安全第一，平稳无冲击”，从单机运行过渡到与电网协同运行首先要满足核安全优先、参数状态稳定的基本前提。以反应堆为例，在并网启动初期、功率调节过程中往往会存在功率不稳定的现象，或者堆芯温差超限、控制棒波动等情况。就核电汽轮发电机特性而言，符合基本并网条件的同时还要满足核安全相关的特定要求，包括功率匹配、稳定性要求等。另外并网操作过程中安全保护系统显得尤为重要，当所有参数满足安全限制，才能避免因并网操作导致核安全相关的异常现象发生。其次要保证汽轮机、机械状态无异常，比如汽轮机转速、轴瓦温度、真空度等参数在合格范围，规避机械冲击和设备损坏，针对发电机组而言冷却系统的氢气纯度、压力、冷却水流量以及定子转子的绝缘合格，才能防止非预期情况的发生。

2. 精度达标，可靠联动

并网参数的精度达标能在很大程度上避免电气冲击，无论电压频率还是相位相序这些匹配精度都是影响稳定运行的关键因素。比如相位差过大就会产生3-5 倍额定值的冲击电流从而烧毁变压器，再比如相序虽然安装时已进行永久确认，但是在并网前仍需再次核对电气接线标识确保与电网一致进一步确保核安全和机组安全。在并网操作过程中如果人工执行存在判断延迟导致参数偏差的现象，而采用自动准同期装置能够实时且精准地确定参数完成并网。另外发电机组并网过程中需确保电网侧与保护系统的可靠联动，首先得到电网调度许可指令，确定并网母线不存在断路、接地告警等故障，且断路器和隔离开关的状态正确。其次在确认电网接纳能力和调度指令的基础上提前投入发电机和汽轮机保护系统，发电机保护包括差动、过流、过压、欠压和逆功率等，确保所有动作值符合电网要求。汽轮机保护包括超速、振动、轴承温度超限、真空低保护等是发生异常时能快速停机的重要条件。如不满足要求，严禁执行并网操作。

3. 过程监控，应急处置

核电汽轮发电机组并网过程不仅要严格执行审批流程和操作规程，还需注重过程监控和应急处置，首先合闸瞬间要重点对冲击电流、发电机端电压和汽轮机转速等进行实时监测，一旦超标能够立即手动打闸。其次在并网后初期阶段监控有功功率有无骤升骤降的现象以及反应堆参数是否稳定。与此同时运行人员要明确应急停机条件，包括异常报警、冲击电流持续超标、发电机异常、变压器异响、汽轮机振动或者安全系统动作等。以断路器拒动这一故障现象为例具体表现为断路器不合闸无反馈信号，具体处置流程为检查控制回路和机械回路，如果机械卡涩需要手动分合尝试进行一次复位，直至故障排除才能再次尝试并网。这些都需要运行人员经并网操作专项培训和考核，明确并网过程中每个流程的操作逻辑才能在发生异常时迅速完成手动干预。

三、结语

综上所述，核电汽轮发电机组并网需秉承“安全第一、精准匹配、平稳过渡”的原则，对并网前准备—调整—合闸—过渡等全流程进行过程监控，同时针对一些异常情况快速果断进行处置，力求通过规范操作、定期维护和风险预判进一步保障设备安全和电网稳定，助力机组安全稳定高效地接入电网。

参考文献：

[1] 唐军 . 600 MW 汽轮发电机并网时冲击电流大的分析及处理 [J]. 湖南电力 ,2017,37(S2):25-29.

[2] 张田超 . 汽轮发电机组在更换开关柜后的并网调试 [J]. 电世界 ,2017,58(09):21-22.

[3] 王站 , 王新娣 . 提高汽轮发电机并网精准性的研究 [J]. 冶金动力 ,2017,(07):3-4.DOI:10.13589/j.cnki.yjdl.2017.07.002.