大唐魯北發(fā)電廠330MW發(fā)電機組進(jìn)相運行分析

王茂松

（山東科技大學(xué)大唐魯北發(fā)電廠，山東 青島 266500）

1 引言

由于山東電網(wǎng)大容量機組迅速增加，大容量輸電線路也在不斷增加，輸電線路越來越長，線路相間和對地電容相應(yīng)增大，系統(tǒng)的容性負(fù)荷大量增加，造成電力系統(tǒng)無功功率過剩，在用電負(fù)荷處于低谷時，系統(tǒng)發(fā)出的總感性無功可能大于用戶所需的感性無功和線路的無功損耗總和，致使電網(wǎng)局部電壓偏高，嚴(yán)重影響電網(wǎng)送變電設(shè)備的安全可靠地運行。因此必須吸收系統(tǒng)多余的無功功率，降低電網(wǎng)電壓，以前通常的做法是采用并聯(lián)電抗器或安裝同步調(diào)相機，但增加了設(shè)備投資，且在運行使用上受到一定的限制。從經(jīng)濟(jì)運行角度考慮的話，利用發(fā)電機，尤其是大型發(fā)電機在系統(tǒng)負(fù)荷處于低谷時進(jìn)相運行，即通過勵磁系統(tǒng)降低發(fā)電機的勵磁電流，使發(fā)電機由遲相運行轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)相運行，是一種切實可行的辦法。

2 概述

大唐魯北發(fā)電廠裝機容量為2×330MW，#1機組于2009年9月并網(wǎng)發(fā)電，#2機組計劃于2009年12月并網(wǎng)發(fā)電，機組參數(shù)見表1。

表1

3 進(jìn)相試驗的有關(guān)說明

通常限制發(fā)電機進(jìn)相運行能力的主要因素有：發(fā)電機的靜穩(wěn)定、定子各端部部件的溫升、220kV母線電壓、廠用電母線電壓、發(fā)電機機端額定電流。

（1）發(fā)電機靜穩(wěn)定

為保證發(fā)電機的靜穩(wěn)定，在試驗中監(jiān)視發(fā)電機的功角不超過70°，且只進(jìn)行勵磁調(diào)節(jié)器自動下的進(jìn)相運行試驗。當(dāng)自動勵磁調(diào)節(jié)器投入運行時，大大提高了發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定極限，增強穩(wěn)定運行的能力。

（2）定子各端部部件的溫升

試驗時監(jiān)測端部各部件溫度不超過限值，定子鐵心溫度不超過120℃，定子繞組溫度不超過90℃。

（3）220kV母線電壓

220kV母線電壓不低于額定值。

（4）廠用電母線電壓

進(jìn)相運行時，隨著發(fā)電機勵磁電流的減小，發(fā)電機端電壓降低，廠用母線電壓也會降低。進(jìn)相運行試驗時要求發(fā)電機電壓不低于18kV，6kV母線電壓不能低于5.7kV，400V母線電壓不能低于361V，低于上述值時進(jìn)相深度不能繼續(xù)加大，并增加勵磁以減小進(jìn)相深度。

（5）發(fā)電機機端額定電流

發(fā)電機進(jìn)相運行時機端電流不應(yīng)超過額定電流11200A。

4 進(jìn)相試驗過程

試驗前勵磁調(diào)節(jié)器解除低勵限制。

在發(fā)電機并網(wǎng)前，利用8808波形記錄儀測量發(fā)電機轉(zhuǎn)子鍵相信號與發(fā)電機定子電壓的相位角，將初始角設(shè)置為零。

發(fā)電機并網(wǎng)帶負(fù)荷正常運行后，試驗分有功為160MW（50%Pn）、230MW（70% Pn）、330MW（100%Pn）三種工況進(jìn)行，其中330MW試驗工況在高備變帶廠用電下進(jìn)行，另兩種工況在高廠變帶廠用電下進(jìn)行。

試驗時，#1發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器置于自動勵磁方式下、運行人員在試驗過程中保持#1發(fā)電機組的有功、內(nèi)冷水溫度、冷氫溫度、氫冷器進(jìn)水溫度不變，進(jìn)水壓力均為額定值。

（1）廠用電由高廠變供給的進(jìn)相深度試驗

在發(fā)電機遲相運行時，調(diào)節(jié)有功為160MW，運行人員手動降低勵磁，使發(fā)電機由遲相向進(jìn)相過渡，然后緩慢降低發(fā)電機勵磁電流，直至進(jìn)行到滿足限制進(jìn)相運行的條件（功角不大于70度、定子鐵心溫度不超過120℃，定子繞組溫度不超過90℃、發(fā)電機電壓不低于18kV，6kV母線電壓不能低于5.7kV，400V母線電壓不能低于361V）為止。

此時應(yīng)記錄定子各部分溫度（定子線圈溫度，定子鐵心溫度，進(jìn)、出風(fēng)溫度）、定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流、cosφ、功角、220kV、6kV、400V母線電壓。

試驗完畢后機組恢復(fù)至遲相運行。

有功為230MW下的進(jìn)相深度試驗過程與160MW下的完全相同。

（2）廠用電切換至備變狀態(tài)下的進(jìn)相深度及溫升試驗

在發(fā)電機遲相運行時，調(diào)節(jié)有功為330MW，然后開始進(jìn)相深度試驗。

試驗時，運行人員應(yīng)手動降低勵磁，使發(fā)電機由遲相向進(jìn)相過渡，然后緩慢降低發(fā)電機勵磁電流，直至進(jìn)行到滿足限制進(jìn)相運行的條件（功角不大于70°、定子鐵心溫度不超過120℃，定子繞組溫度不超過90℃、發(fā)電機電壓不低于18kV，6kV母線電壓不能低于5.7kV，400V母線電壓不能低于361V）為止，然后維持發(fā)電機的有功、無功不變，進(jìn)行溫升試驗。

此時應(yīng)監(jiān)視定子端部鐵心溫度、功角、系統(tǒng)母線電壓、6kV、400V母線電壓變化。每5m in記錄一次定子各部分溫度（定子線圈溫度，定子鐵心溫度，進(jìn)、出風(fēng)溫度）、定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流、cosφ、功角。當(dāng)定子鐵心兩次記錄間隔的溫度差不大于1K后，可以認(rèn)為鐵心溫度已穩(wěn)定。試驗完畢后將機組恢復(fù)至遲相運行。

5 試驗結(jié)果分析

發(fā)電機進(jìn)相運行的能力與發(fā)電機型號、參數(shù)、定子鐵心端部結(jié)構(gòu)及其材質(zhì)、發(fā)電機于電網(wǎng)中的位置、自動勵磁調(diào)節(jié)器的性能與是否投入等諸因素有關(guān)。降壓能力與電網(wǎng)容量和潮流分布有關(guān)。

從本次實測結(jié)果可以看到，銅屏蔽溫度最高的工況為326MW下進(jìn)相50.3MVar，此時發(fā)電機端部的磁密最高，最高溫度為 65.2℃，溫升為 24.6K，離溫度限額 130℃有很大差距，因此該機在進(jìn)相時不受端部結(jié)構(gòu)件發(fā)熱的限制。

從試驗結(jié)果可以看出：該機進(jìn)相深度受機端電壓及廠用電電壓降低條件限制。廠用電由高備變帶的工況是機端電壓降至18.2kV限制住進(jìn)相深度，廠用電由高廠變帶的工況是400V電壓降至360V左右限制住進(jìn)相深度，此時220kV母線電壓分別下降7.2kV和6.4kV，調(diào)壓效果明顯。

表2 #1發(fā)電機進(jìn)相運行試驗結(jié)果

6 結(jié)論

大唐魯北發(fā)電廠#1發(fā)電機進(jìn)相深度主要受機端電壓及廠用電電壓降低條件限制。

試驗各工況點進(jìn)相深度為：326MW負(fù)荷工況下為-50.3MVar、230MW負(fù)荷工況下為-50.0MVar、169MW負(fù)荷工況下均為-50.0MVar。

[1]Prabha Kundur.電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制[M].北京:中國電力出版社,2001.

[1]劉取.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性及發(fā)電機勵磁控制[M].北京:中國電力出版社,2007.