發(fā)電機的進相試驗原理及方案

發(fā)電機的進相運行，是由于系統(tǒng)電壓太高，影響電能質(zhì)量，而采取的一種運行方式。目的是為了讓發(fā)電機吸收系統(tǒng)無功功率，從而達到降低系統(tǒng)電壓作用，這是由調(diào)度部門下令執(zhí)行的。發(fā)電機能不能進相運行，取決于發(fā)電機的無功進相能力。由于制造工藝和安裝質(zhì)量不一樣，每臺機的進相情況是不同的。每臺機都必須單獨做進相試驗，然后得出在不同負荷下的進相深度，再將這些數(shù)據(jù)寫入運行規(guī)程，一般情況都是這樣的。在做進相試驗時.先是維持發(fā)電機有功負荷某一固定值（如空載，50%，75%，100%），再按要求的速度進行減磁.直到勵磁調(diào)節(jié)器低勵限制動作為止，記錄各點的相關(guān)數(shù)據(jù)。目的是為了在不破壞機組靜態(tài)穩(wěn)定性前提下，得出機組對系統(tǒng)調(diào)壓的能力。發(fā)電機進相運行是指發(fā)電機發(fā)出有功而吸收無功的穩(wěn)定運行狀態(tài)。屬機組異常運行的一種狀況。當(dāng)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)由于AVR原因或故障，或人為降低發(fā)電機的勵磁電流過多，使發(fā)電機由發(fā)出感性無功功率變?yōu)槲障到y(tǒng)感性無功功率，定子電流由滯后于機端電壓變?yōu)槌坝跈C端電壓運行，這就是發(fā)電機的進相運行。進相運行也就是現(xiàn)場經(jīng)常提到的欠勵磁運行（或低勵磁運行）。此時，由于轉(zhuǎn)子主磁通降低，引起發(fā)電機的勵磁電勢降低，使發(fā)電機無法向系統(tǒng)送出無功功率，進相程度取決于勵磁電流降低的程度。引起發(fā)電機進相運行的原因引起發(fā)電機進相運行的原因是低谷運行時，發(fā)電機無功負荷原已處于底限，當(dāng)系統(tǒng)電壓因故突然升高或有功負荷增加時，勵磁電流自動降低引起進相；AVR失靈或誤動、勵磁系統(tǒng)其他設(shè)備發(fā)生了故障、人為操作使勵磁電流降低較多等也會引起進相運行。發(fā)電機進相運行故障的處理處理方式如下：a） 如果由于設(shè)備原因引起進相運行，只要發(fā)電機尚未出現(xiàn)振蕩或失步，可適當(dāng)降低發(fā)電機的有功負荷，同時提高勵磁電流，使發(fā)電機脫離進相狀態(tài)，然后查明勵磁電流降低的原因。b） 由于設(shè)備原因不能使發(fā)電機恢復(fù)正常運行時，應(yīng)及早解列。因通常情況下，機組進相運行時，由于定子端部漏磁和由此引起的損耗要比調(diào)相運行時增大，所以定子鐵芯端部附近各金屬部件溫升較高，容易發(fā)熱，對系統(tǒng)電壓也有影響。c）制造廠允許或經(jīng)過專門試驗確定能進相運行的發(fā)電機，如系統(tǒng)需要，在不影響電網(wǎng)穩(wěn)定運行的前提下，可將功率因數(shù)提高到1或在允許的進相狀態(tài)下運行。此時，應(yīng)嚴密監(jiān)視發(fā)電機的運行工況，防止失步，盡早使發(fā)電機恢復(fù)正常。此外，應(yīng)注意高壓廠用母線電壓的監(jiān)視，保證其安全。由于水輪發(fā)電機是凸極式結(jié)構(gòu)，其縱軸和橫軸同步電抗不相等，電磁功率中有附加分量，因而使它比汽輪發(fā)電機有較大的進相運行能力。發(fā)電機進相運行時為什么會引起定子端部溫度升高？進相運行時由于助磁性的電樞反應(yīng)，使發(fā)電機端部漏磁增加，端部漏磁引起定子端部溫度升高，發(fā)電機端部漏磁通為定子繞組端部漏磁通和轉(zhuǎn)子端部磁通的合成。進相運行時，由于兩個磁場的相位關(guān)系使得合成磁通較非進相運行時大，導(dǎo)致定子端部溫度升高。發(fā)電機進相運行時應(yīng)注意什么？發(fā)電機進相運行時，主要應(yīng)注意四個問題：（1）靜態(tài)穩(wěn)定性降低；（2）端部漏磁引起定子端部溫度升高；（3）廠用電電壓降低；（4）由于機端電壓降低在輸出功率不變的情況下發(fā)電機定子電流增加，易造成過負荷。發(fā)電機進相運行的必要性超高壓遠距離輸電網(wǎng)絡(luò)不斷擴大，導(dǎo)致系統(tǒng)無功增多，如220kV、330kV和500kV級的架空線路，每公里對地的容性無功分別為130kvar、400kvar和1000-1300kvar。加之，為彌補系統(tǒng)高峰負荷時的無功不足在電網(wǎng)中還裝設(shè)了一定數(shù)量的電容器，這些電容器有時難以適應(yīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)電壓的需要而及時投切。因此，在節(jié)假日或午夜等系統(tǒng)負荷處于低谷時，其過剩無功必導(dǎo)致電網(wǎng)電壓升高，甚至超過運行電壓容許的規(guī)定值，不僅影響供電的電壓質(zhì)量，還會使電網(wǎng)損耗增加，經(jīng)濟效益下降。發(fā)電機進相運行能吸收網(wǎng)絡(luò)過剩的無功功率，降低系統(tǒng)電壓。發(fā)電機進相運行是結(jié)合電力生產(chǎn)需要而采用的切實可行的運行技術(shù)，它可使發(fā)電機由改變運行工況而達到降壓的目的。僅是利用系統(tǒng)現(xiàn)有設(shè)備增加的一種調(diào)壓手段，便可擴大系統(tǒng)電壓的調(diào)節(jié)范圍，改善電網(wǎng)電壓的運行狀況。該方法操作簡便，在發(fā)電機進相運行限額范圍內(nèi)運行可靠，其平滑無級調(diào)節(jié)電壓的特點，更顯示了它調(diào)節(jié)電壓的靈活性，發(fā)電機進相運行是改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量最有效而又經(jīng)濟的必要措施之一。發(fā)電機進相運行的基本原理:發(fā)電機正常運行時,向系統(tǒng)提供有功的同時還提供無功，定子電流滯后于端電壓一個角度，此種狀態(tài)即遲相運行.當(dāng)逐漸減少勵磁電流使發(fā)電機從向系統(tǒng)提供無功而變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無功，定子電流從滯后而變?yōu)槌鞍l(fā)電機端電壓一個角度此種狀態(tài)即進相運行.發(fā)電機進相運行時各電氣參數(shù)是對稱的，并且發(fā)電機仍保持同步轉(zhuǎn)速，因而是屬于發(fā)電機正常運行方式中功率因數(shù)變動時的一種運行工況，只是拓寬了發(fā)電機通常的運行范圍。同樣，在允許的進相運行限額范圍內(nèi)，只要電網(wǎng)需要是可以長期運行的。同步發(fā)電機在低有功情況下可以無勵磁運行，此時發(fā)電機能保持同步運行，并吸收電網(wǎng)無功功率，但其定子電壓要下降。發(fā)電機低有功無勵磁運行是依靠反應(yīng)轉(zhuǎn)矩維持同步運行的，其電磁功率包含兩部分，即基本電磁功率和附加電磁功率，基本電磁功率是由勵磁電流決定的，附加電磁功率是由轉(zhuǎn)子凸極效應(yīng)確定的。當(dāng)運行中失去勵磁時，電磁功率僅有附加電磁功率，其最大值為對于凸極發(fā)電機Xd>Xq,故P2m>0；當(dāng)有功功率很小時，該電磁功率足以克服制動轉(zhuǎn)矩的作用而驅(qū)動發(fā)電機與電網(wǎng)保持同步。實踐證明，凸極發(fā)電機在無勵磁運行時的電磁反應(yīng)功率可達到額定容量的20%左右，亦即發(fā)電機帶有功20%Pn無勵磁運行時不失步。此時轉(zhuǎn)子繞組無直流電流又保持同步狀態(tài)，故不在轉(zhuǎn)子繞組及各部件感應(yīng)電流，不存在轉(zhuǎn)子發(fā)熱的問題。3發(fā)電機進相運行的限制因素發(fā)電機進相運行會受到下列因素的限制：①發(fā)電機的靜穩(wěn)定和動穩(wěn)定限制；②發(fā)電機的暫態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定限制；③低勵磁不穩(wěn)定的限制。4進相運行試驗研究工作內(nèi)容發(fā)電機進相運行試驗研究主要工作如下。4.1改造了各試驗電廠有關(guān)無功功率等表計發(fā)電機進相運行時，發(fā)電機吸收系統(tǒng)感性無功，無功功率為負，功率因數(shù)角由正變?yōu)樨?，功率因?shù)具有雙向性。而以前各電廠所裝無功表計均為單向，且未裝功率因數(shù)表，因此需改造單向無功功率因數(shù)表。4.2發(fā)電機進相運行穩(wěn)定性和電壓無功研究結(jié)果發(fā)電機進相試驗應(yīng)在系統(tǒng)低谷負荷時段電壓偏高時進行，采用四川電網(wǎng)正常運行狀態(tài)下的小方式進行計算，為了提高發(fā)電機進相深度，減小發(fā)電機機端電壓對進相深度的影響，一般將電廠升壓變壓器接頭定于4檔。在發(fā)電機進相運行試驗前對其穩(wěn)定極限和無功電壓進行了計算。通過計算可知，每臺發(fā)電機靜穩(wěn)定極限都是比較深的，暫態(tài)穩(wěn)定極限略淺于靜穩(wěn)定極限，發(fā)電機進相在暫態(tài)穩(wěn)定極限范圍內(nèi)能將系統(tǒng)電壓降低至允許范圍，降壓效果是十分顯著的。4.3發(fā)電機失磁異步運行時機理、現(xiàn)象及處理措施發(fā)電機在進相運行試驗中，在勵磁系統(tǒng)調(diào)試中有可能失磁，進相至較深的進相深度時也可能轉(zhuǎn)入異步運行。因此，在試驗前應(yīng)研究發(fā)電機失磁異步運行的機理、現(xiàn)象及處理措施。當(dāng)發(fā)電機進相運行時，隨著勵磁電流下降，電磁轉(zhuǎn)矩下降，在轉(zhuǎn)子上就會出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩不平衡現(xiàn)象。試驗研究結(jié)果表明，發(fā)電機失磁異步運行時，①轉(zhuǎn)子表面溫度不會太高，其主要原因為轉(zhuǎn)子部件感應(yīng)電流頻率較低，集膚效應(yīng)不太嚴重，渦流遍布于轉(zhuǎn)子整體，不會使轉(zhuǎn)子局部出現(xiàn)高溫；②轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不會無限制升高，這樣可避免轉(zhuǎn)子超速可能引起的故障或事故；③定子電壓要下降，定子電流要增加，輸出的有功至少要小于(0.5-0.6)Pn，定子電流接近或略高于其額定值；④定子邊段鐵芯和金屬結(jié)構(gòu)件溫度會增加；⑤當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組開路失磁異步運行時，轉(zhuǎn)子繞組會產(chǎn)生瞬時過電壓和過電流，在甚低滑差（S<0.005二下異步運行時，其感應(yīng)電壓是較低的，不會危及轉(zhuǎn)子繞組絕緣的安全運行。轉(zhuǎn)子繞組在某種外接電阻下，其感應(yīng)電流可能會超過轉(zhuǎn)子額定電流，但不可能達到很高的危險數(shù)值，可能最高約為1.5倍額定電流值。根據(jù)以上試驗研究結(jié)果，發(fā)電機在進相試驗中若發(fā)生失磁異步運行，不應(yīng)匆忙解列停機，應(yīng)盡快增加勵磁電流恢復(fù)同步，若不能恢復(fù)同步測應(yīng)將有功減低至（50-60）%Pn，同時增加勵磁電流，使發(fā)電機恢復(fù)同步?？茖W(xué)技術(shù)方案新力熱電有限公司1、2號發(fā)電機組進相試驗方案吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院。。六年六月級：機密質(zhì)量記錄號：QXT.L/JDKJ-101-2002編號：2006-01項目名稱：新力熱電有限公司1、2號發(fā)電機組進相試驗方案負責(zé)單位：吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院委托單位：新力熱電有限公司項目負責(zé)人：徐景彪主要參加人員：界金星謝春瑰趙利全編寫：徐景彪初審：界金星審定：吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院馬衛(wèi)平新力熱電有限公司吉林省電力調(diào)度中心曲振軍批準(zhǔn)：吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院王振杰新力熱電有限公司吉林省電力調(diào)度中心摘要敘述了新力熱電有限公司1、2號發(fā)電機組進相靜態(tài)穩(wěn)定試驗的內(nèi)容、方法及步驟。關(guān)鍵詞：發(fā)電機進相靜態(tài)穩(wěn)定試驗AbstractTheallleadingphasestatic-statestabilizationtestingcontents,meansandprocessesofNo.1andNo.2generatorsetinXinliThermoelectricPowerCo.LTDarerecited.TestKeywords:GeneratorLeadingphaseStatic-statestabilizationTestTOC\o"1-5"\h\z1前言 142主設(shè)備參數(shù) 143試驗儀器及測錄參數(shù) 154試驗應(yīng)具備的條件及準(zhǔn)備工作 155機組進相試驗 166試驗組織分工 57 安全注意事項 5附件1、2號發(fā)電機組進相試驗前功率圓圖計算結(jié)果 201前言新力熱電有限公司1、2號發(fā)電機均系俄羅斯生產(chǎn)的TB0-125-2Eny3型發(fā)電機,并列運行于該公司220kV母線上，通過220kV熱源甲、乙線與新力一次變相聯(lián)。為了實現(xiàn)1、2號發(fā)電機進相運行，根據(jù)吉林省電力調(diào)度中心和新力熱電有限公司的要求，特編制本進相試驗方案，來確定機組實際的進相調(diào)壓能力及進相深度，保證機組在進相運行時能夠安全、穩(wěn)定運行。本次進相試驗，主要是測錄1、2號發(fā)電機組在遲相和進相區(qū)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)，然后根據(jù)發(fā)電機變參數(shù)模型，計算出機組的進相穩(wěn)定范圍。2主設(shè)備參數(shù)2.1發(fā)電機型式： TB0-125-2Eny3額定有功功率： 125MW額定功率因數(shù)： 0.85額定定子電壓： 10.5kV額定定子電流： 8086A額定轉(zhuǎn)子電流： 1850A縱軸同步電抗： 203.7%定子漏電抗：2.2主變壓器形式：額定容量：額定電壓：短路阻抗：PT及CT變比發(fā)電機出口PT：6kV廠用母線PT：220kV母線PT:發(fā)電機測量CT：3試驗儀器及測錄參數(shù)SFP9-150000/220150MVA242±2x2.5%/10.5kV%10/0.1kV6/0.1kV220/0.1kV10000/5A3.1試驗儀器：ETM-61型電力參數(shù)采集儀（01000204號）。3.2接入?yún)⒘浚喊l(fā)電機定子三相電壓、定子三相電流、轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)速信號，220kV母線電壓，6kV廠用母線電壓。4試驗應(yīng)具備的條件及準(zhǔn)備工作4.1發(fā)電機功角表及發(fā)電機雙向無功功率變送器已經(jīng)裝好并經(jīng)過檢驗。4.2勵磁調(diào)節(jié)器運行正常，增、減勵磁調(diào)節(jié)應(yīng)準(zhǔn)確。6kV廠用母線工、備電源切換正常。實用文檔4.4汽機、鍋爐能承受發(fā)電機甩負荷的沖擊，發(fā)電機甩負荷后應(yīng)能維持空載運行，并具備短時間內(nèi)重新并網(wǎng)的能力。4.5請新力熱電有限公司根據(jù)4.4項條款，做好機組進相試驗事故預(yù)想及措施。4.6請新力熱電有限公司與省調(diào)確定具體試驗日期和時間，并由省調(diào)通知相鄰一次變電所，確保試驗過程中系統(tǒng)安全運行。4.7在發(fā)電機停機時，接好試驗所用儀器。4.8將發(fā)電機失磁保護、調(diào)節(jié)器低勵限制單元及振蕩解列裝置退出，機組其它保護按正常方式投運。4.9機組在并網(wǎng)前，請值長通知試驗人員，以便對錄波儀的6和IL進行標(biāo)定。4.10發(fā)電機按正常方式升壓并網(wǎng)，并帶負荷至60MW,勵磁調(diào)節(jié)器在自動通道，6kV廠用母線由高廠變供電運行。4.11如果兩臺機組同時運行，則當(dāng)一臺機組試驗時，將另一臺機組機的勵磁調(diào)節(jié)器控制方式改為"FCR”運行（手動控制）4.12機組在進相試驗前要將試驗機組和非試驗機組的無功調(diào)至最大具體數(shù)值視當(dāng)時情況由試驗指揮來定。。5機組進相試驗5.1調(diào)節(jié)器在自動通道，將發(fā)電機有功功率保持在60MW。5.2分階段減少發(fā)電機勵磁，發(fā)電機無功功率每減少10MVar（進相區(qū)5MVar）并穩(wěn)定之后，測錄一次發(fā)電機運行參數(shù)，直至發(fā)電機無功功率不低于36MVar、發(fā)電機定子電壓不低于9.8kV、6kV廠用母線電壓不低于5.9kV、380V廠用母線電壓不低于370V為止。5.3增加發(fā)電機勵磁，將發(fā)電機調(diào)至遲相區(qū)正常運行點，將發(fā)電機有功功率調(diào)整并保持在80MW。5.4緩慢增加發(fā)電機勵磁至發(fā)電機無功功率不高于50MVar、發(fā)電機定子電壓不高于11kV并穩(wěn)定之后，測錄發(fā)電機運行參數(shù)。5.5分階段減少發(fā)電機勵磁，發(fā)電機無功功率每減少10MVar（進相區(qū)5MVar）并穩(wěn)定之后，測錄一次發(fā)電機運行參數(shù)，直至發(fā)電機無功功率不低于-29MVars發(fā)電機定子電壓不低于9.8kV、6kV廠用母線電壓不低于5.9kV、380V廠用母線電壓不低于370V為止。5.6增加發(fā)電機勵磁，將發(fā)電機調(diào)至遲相區(qū)正常運行點，將發(fā)電機有功功率調(diào)整并保持在100MW。5.7緩慢增加發(fā)電機勵磁至發(fā)電機無功功率不高于50MVar、發(fā)電機定子電壓不高于11kV并穩(wěn)定之后，測錄發(fā)電機運行參數(shù)。5.8分階段減少發(fā)電機勵磁，發(fā)電機無功功率每減少10MVar（進相區(qū)5MVar）并穩(wěn)定之后，測錄一次發(fā)電機運行參數(shù)，直至發(fā)電機無功功率不低于-20MVars發(fā)電機定子電壓不低于9.8kV、6kV廠用母線電壓不低于5.9kV、380V廠用母線電壓不低于370V為止。5.9增加發(fā)電機勵磁，將發(fā)電機調(diào)至遲相區(qū)正常運行點，將發(fā)電機有功功率調(diào)整并保持在125MW。5.10緩慢增加發(fā)電機勵磁至發(fā)電機無功功率不高于50MVar、發(fā)電機定子電壓不高于11kV并穩(wěn)定之后，測錄發(fā)電機運行參數(shù)。5.11分階段減少發(fā)電機勵磁，發(fā)電機無功功率每減少10MVar（進相區(qū)5MVar）并穩(wěn)定之后，測錄一次發(fā)電機運行參數(shù)，直至發(fā)電機無功功率不低于■10MVar、發(fā)電機定子電壓不低于9.8kV、6kV廠用母線電壓不低于5.9kV、380V廠用母線電壓不低于370V為止。5.12增加發(fā)電機勵磁，將發(fā)電機調(diào)至遲相區(qū)正常運行點。5.13投入發(fā)電機失磁保護、調(diào)節(jié)器低勵限制單元及振蕩解列裝置，將另一臺機組的勵磁調(diào)節(jié)器投入"自動”組運行。5.14拆除試驗接線，試驗結(jié)束。6試驗組織分工6.1整個試驗由省電科院統(tǒng)一指揮。6.2省電科院負責(zé)試驗儀器接線，新力熱電有限責(zé)任公司配合。6.3省電力調(diào)度中心負責(zé)試驗期間的機組出力調(diào)度。6.4新力熱電有限公司負責(zé)整個試驗過程中的運行設(shè)備操作。6.5省電科院負責(zé)各項試驗、數(shù)據(jù)處理、計算分析及編寫試驗報告。7安全注意事項7.1所有參加本試驗的人員均應(yīng)熟悉本試驗方案，做到心中有數(shù)。7.2試驗要統(tǒng)一指揮，各司其職，時刻注意保障人身和設(shè)備的安全。7.3試驗中調(diào)整操作的值班員應(yīng)由有經(jīng)驗的人員擔(dān)任，該值班員應(yīng)熟悉機組勵磁調(diào)節(jié)器的性能及操作。7.4在機組進相區(qū)內(nèi)進行減磁操作過程中，當(dāng)停止減勵磁情況下發(fā)電機功角繼續(xù)增加時，說明發(fā)電機已達到失穩(wěn)點，此時應(yīng)快加勵磁以維持發(fā)電機組運行穩(wěn)定。7.5在機組進相試驗過程中，如果發(fā)生機端電壓、無功、勵磁電流等參數(shù)擺動或其它異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即停止試驗并恢復(fù)發(fā)電機正常運行工況，待問題查清并解決后再繼續(xù)進彳亍試驗。7.6在整個試驗過程中，應(yīng)控制好發(fā)電機冷卻系統(tǒng)的運行，注意監(jiān)視發(fā)電機定子線圈及定子鐵芯溫度，以保證不超過允許溫升的限制。7.7運行當(dāng)班人員做好事故預(yù)想及安全措施，并在試驗地點附近的運行設(shè)備掛上"正在運行"標(biāo)志。7.8試驗結(jié)束后拆除試驗接線時，應(yīng)特別注意防止CT開路和PT短路及保護誤動。7.9安全負責(zé)人：徐景彪及當(dāng)值值長。附件1、2號發(fā)電機組進相試驗前功率圓圖計算結(jié)果計算條件：220kV系統(tǒng)電壓：242kV；并列機出力88+j20MVA。穩(wěn)態(tài)參數(shù)測定試驗電壓控制范圍，發(fā)電機9.8~11kV,系統(tǒng)＜250kV。靜穩(wěn)極限為&70°。附表發(fā)電機進相試驗前功率圓圖計算數(shù)據(jù)P(MW)出吉爭趨加枯國出垢由R；護！生II粘國決垢由R；護！生II枯國Q(MVarU(kV)I(kA)8(°)U220(kV)Q(MVar)U(kV)I(kA)8(°)U220(kV)Q(MVar)U(kV)I(kA)8(°)U220(kV)121-18.710.126.9870.0239.9-18.710.126.4370.0239.955.511.06.9843.3244.70110.22210064370023983_222100643700239854311064440624457XXV99?二_258-LV/.V/100U?1J588U?U700.23974￡-￡-.￡-_258-LV/.V/100U?1J588.\J700.2397.531-L-L.V/110U.11590U.U379.24464JJ88jJ?_294-Lw.V/100.535U?U700.23964-乙J.O_294-Lw.V/100.535.xJ700.2396.-L521-L-L.V/110.537.349E-11?U2446C77-^2/.1-330-LV/.V/998.485U?U700.23953-乙j/.1-330-LV/.V/998.485.\J700.2395.511-L-L.V/110.485.316Z.11AJ32447566DD.-365.994.438U?U700.23939-JJ.U-365.994.438.xJ700.2393-L.?L503-L-L.V/110.436.280.2447c-55-.-40.1Zf.Zf