影響大容量發電機組進相深度原因分析

繆春瓊,李含霜,梁鴻飛（廣西電力職業技術學院電力工程系,廣西南寧,530317）

影響大容量發電機組進相深度原因分析

繆春瓊,李含霜,梁鴻飛
（廣西電力職業技術學院電力工程系,廣西南寧,530317）

對大容量發電機現場進相試驗情況進行了總結，研究了影響發電機進相運行的因素。并著重分析了影響廣西某660MW機組進相深度的原因。并提出了解決方案，為具有同類問題的機組提供一定的參考。

發電機；進相試驗；限制因素

0 引言

當前，隨著電網的快速發展，區域型大電網建設已初見規模。電網結構越來越強 ，不同地區之間的聯系越來越緊密。隨著超高壓遠距離輸電線路的投入運行，導致系統無功增多，如220kV、330kV和500kV的架空線路，每公里對地的容性武功分別為130kvar、400kvar和1000-1300kvar。另外為彌補系統高峰負荷時的武功不足，電網中還裝設了一定數量的電容器，這些都會導致在線路小負荷時，系統過剩的無功必然導致電網電壓升高，嚴重時會超過運行電壓允許的規定值。不僅影響電壓質量，還會使電網損耗增加。為了降低系統電壓，就要求發電機能夠進相運行。

發電機進相運行是結合電力生產需要而采用的切實可行的運行技術，它可使發電機由改變運行工況而達到降壓的目的。僅是利用系統現有設備增加的一種調壓手段，便可擴大系統電壓的調節范圍，具有平滑無極調節電壓的特點。

1 改善電網電壓的措施

目前，改善系統電壓的措施主要有：

(1)投入并聯電抗器；

(2)增加有載調壓變壓器的數量。

(3)加裝調相機。

(4)增投自動投切裝置。

(5)采取抑制諧波影響的措施等。

這些措施由于成本較高經濟性不是很好。在不額外增加投資的情況下只需改變系統中發電機的勵磁運行工況，使其進相運行，吸收電網過剩的無功功率，同樣可達到改善電網電壓的目的。

常規情況下，系統由于感性負荷較多，一般發電機在發出有功功率同時，還要發出感性無功功率來滿足要求。此時發電機增加勵磁電壓和電流，發電機功率因數滯后；

但是在高電壓及超高壓輸電線路中，由于線路的電容效應大于負荷的感性效應，所以要求發電機發出容性無功功率來滿足要求。此時發電機將降低勵磁電壓和電流，發電機功率因數超前運行，也叫進相運行。發電機進相運行時各電氣參數是對稱的，并且發電機仍保持同步轉速，因而是屬于發電機正常運行方式中功率因數變動時的一種運行工況，只是拓寬了發電機通常的運行范圍。同樣，在允許的進相運行限額范圍內，只要電網需要是可以長期運行的。

發電機進相運行時，出口電壓較低，廠用電電壓也低。不是所有發電機都可以做到的，需要在訂貨時特殊要求。發電機進相時，主要是為了避免在電網負荷低谷時系統超負荷無功過剩所導致的系統電壓增強，電網希望發電廠的發電機組能夠進相運行。但是發電機進相運行時，將使其靜穩定性降低，電機定子端部鐵芯及結構件溫度上升，廠用電壓降低。根據《發電機運行規程》中第47條規定：“發電機能否進相運行，應遵守制造廠的規定，制造廠無規定的應通過試驗來確定”。目前廣西電網要求并網運行的大容量發電機組都要能夠進相運行，同時在進入商業運行前完成進相試驗，確定機組的進相深度運行曲線，為調度提供運行依據。

2 限制進相運行的因素

目前上網的調峰機組幾乎都具備進相運行的能力，而且也都通過試驗確定了機組的進相深度運行曲線。隨著新建電廠容量的增大，一個電廠對電網的影響也增大。如果某個大型電廠進相試驗不能成功，將給電網的安全調度帶來極大的威脅。

國內外研究表明，發電機進相運行時,主要應注意四個問題:一是靜態穩定性降低;二是端部漏磁引起定子端部溫度升高;三是廠用電電壓降低;四是由于機端電壓降低在輸出功率不變的情況下發電機定子電流增加,易造成過負荷。

⑴進相運行時,由于發電機進相運行,內部電勢降低,靜態儲備降低,使靜態穩定性降低。

⑵由于發電機的輸出功率P=EdUSinδ/Xd,在進相運行時Ed、U均有所降低,在輸出功率P不變的情況下,功角δ增大,同樣降低動穩定水平。

⑶進相運行時由于助磁性的電樞反應,使發電機端部漏磁增加,端部漏磁引起定子端部溫度升高,發電機端部漏磁通為定子繞組端部漏磁通和轉子端部磁通的合成。進相運行時,由于兩個磁場的相位關系使得合成磁通較非進相運行時大,導致定子端部溫度升高。

⑷廠用電電壓的降低:廠用電一般引自發電機出口或發電機電壓母線,進相運行時,由于發電機勵磁電流降低和無功潮流倒送引起機端電壓降低同時造成廠用電電壓降低。

3 廣西電網某600MW機組不具備進相能力原因分析

3.1 廣西電網某600MW機組進相試驗情況介紹

廣西電網某電廠一期設計兩臺660MW機組，發電機端電壓22kV,接線為單元接線。該機組處于廣西省南寧市的負荷中心區域，為發揮其調整電網電壓的功能，在2011年11月對#1機組進行了第一次進相試驗，考察其進相能力、限制因素及對地區電網的調壓作用。

發電機參數表：

3.2 試驗情況介紹

在#1機組做進相試驗時，#2機組還未投產。#1機組正常運行時無功為正值，基本維持在130MVAR運行。#1機組進相試驗第一個點選取在有功660MW，廠用電由#1機組廠高變帶。無功從130MVAR往下減，當#1機組無功減至正的6MVAR時發現：機組本體、各輔機均能正常工作，無振動、過流、跳閘現象發生，電網電壓維持正常運行水平。但380V廠用電公用段電壓已低至360V，進相試驗被迫中止。在第一個點失敗后，現場試驗人員又選取了幾個不同的有功功率點進行了試驗，試驗仍然由于380V廠用公用段電壓太低超過規定值而被迫中止。機組仍然無法從電網吸收無功功率。

3.3 機組無法進相原因分析

影響機組進相運行的原因很多，但主要有以下三個方面：

表1 發電機參數

表2 試驗記錄

一是電網無功儲備不足。此種情況可以申請電網公司在做進相試驗要求其它網上機組給進相機組輸送無功功率。

二是廠用電電壓降低超過允許值。此種方案可以通過切換廠用電的方式進行。在做進相試驗是將廠用電源切換為備用電源供電。此種方案只是考驗了機組的進相能力。無法檢驗正常運行時機組的實際帶負無功的能力。

三是機組主變壓器和廠用變壓器分接頭調整得不合適。此種情況可以通過改變主變壓器和廠用變壓器的分接頭來完成。

為了保證電網的安全穩定運行，經現場試驗人員與電網相關人員的協商，提出另外兩套試驗方案。

方案一：將廠用電切換到備用電源供電，保證380V廠用電壓不降低。但此種方案即便取得成功也只是驗證了機組具備進相能力。機組在正常運行時廠用電電源都是由廠高變帶。不會切換為備用電源帶。那么機組正常運行時仍然對電網電壓無法用機組進相的方法來進行調節。

方案二：待#2機組并網發電后再做#1機組的進相試驗。此種情況當#1機組進相運行時由#2機組提供所需的無功功率。

綜合考慮以上兩個方案，現場選取了第二個方案。

2012年12月18日，現場試驗人員對#1機組進行第二次進相試驗。此時#2機組已經并網發電，#2機組所帶有功為550MW，無功80MVAR。當#1機組吸收無功功率時，#2機組發出相應的無功功率。經試驗，現場試驗數據如下：

4 結論

以上試驗結果表明，該類型機組在功角小于70度時進相運行穩定，定子鐵芯和端部溫升不大、廠用電電壓維持在安全范圍以內，發電機各參數正常。采用發電機進相運行可有效改善電網無功潮流分布、調節系統電壓，對提高供電質量起到明顯的作用。但在現場試驗的過程中，由于種種原因會使發電機進相試驗無法成功，這就需要我們具體情況具體分析，從而找到解決問題的辦法。

[1] 羅鈺鈴．電力系統微機繼電保護[M]．北京：人民郵電版社 ，2005：1．2．

[2] 張文輝．300MW汽輪發電機進相運行試驗 浙江水利水電專科學校學報，2006：4，1．

[3] 黃純華．大型同步發電機運行[M]．北京：水利電力出版社 ，1992．

[4] 劉平等．四川電網發電機進相運行試驗研究.中國電力 ，2005，10.

圖5

改進后的優點是：

1)螺距指示桿連接滑動變阻器作為槳葉角度反饋電位器的檢測機構。中間簡化傳動機構，消除了如傳動機構固定螺栓斷裂等機械隱患的影響。

2)改進方案一簡單易操作，能在第一時間內查看螺距狀態，采取相應措施，降低螺距失效引發的不良后果。

3)改進方案二設備合理，通過加裝一個電壓信號檢測和比對的控制電路，加裝一套與原系統互為備用的螺距控制系統，消除了原系統中螺距反饋失效后螺距失控的現象，為船舶安全提供有力的保障。

4）PLC可編程控制器有發出報警信號報警的功能，可以使我們在故障定位和解決過程上更加迅速準確。

6 結束語

在現代船舶日新月異的發展中，可調距在應用中越來越普及。它比定距槳結構更加復雜，智能性更高。對我們的要求也更高，我們要了解掌握CPP調距槳的構造和原理。不斷的摸索改進它的方法，使它CPP調距槳的性能越來越好，越來越完美。

參考文獻

MANUALMAIN PROPULSION CPP使用說明書.瓦錫蘭,2007

The large capacity generating set into the influence of the depth analysis of the causes

Miao Chunqiong,Li Hanshuang,Liang Hongfei
(guangxi electric power vocational and technical college of electric power engineering Nanning, guangxi,530317)

The large capacity generator field in phase test are summarized,studied the factors that affect generator leading phase operation.And emphatically analyzes the influence of guangxi the depth of a 660 mw unit in phase.And put forward the solution,for the unit to provide certain reference of similar problems.

generator;Into the assay;The limiting factor

繆春瓊（1976-），女，高級工程師，廣西電力職業技術學院，主要從事電力系統繼電保護技術教學工作。

項目名稱：南寧發電公司兩臺66Omw機組進相試驗。項目編號：YB112