TRT同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)分析優(yōu)化

李興春++樊興惠

摘 要：本文從TRT同步電機(jī)全平面P—Q運(yùn)行極限圖構(gòu)成，分析了發(fā)電機(jī)組的各種運(yùn)行狀態(tài)，并結(jié)合TRT實(shí)際運(yùn)行故障分析，找出機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)與發(fā)電量的關(guān)系，優(yōu)化操作提高發(fā)電量。

關(guān)鍵詞：TRT同步發(fā)電機(jī) 運(yùn)行狀態(tài) 分析優(yōu)化 P-Q運(yùn)行極限圖 發(fā)電量

中圖分類號(hào)：TM340.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）01（a）-0063-02

TRT同步發(fā)電機(jī)的正常安全運(yùn)行，關(guān)系到整個(gè)發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)電量的多少。因此，分析掌握同步發(fā)電機(jī)基本運(yùn)行原理和運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)技術(shù)、操作等方面的優(yōu)化提高發(fā)電量也就成為必然的研究方向。

現(xiàn)結(jié)合TRT的實(shí)際運(yùn)行故障分析，探索發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)對(duì)發(fā)電量的影響，以便優(yōu)化操作提高發(fā)電量。

1 高爐TRT同步發(fā)電機(jī)工作原理及意義

TRT是高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電機(jī)組的簡(jiǎn)稱（Top Pressure Recovery Turbine Unit），利用高爐煤氣的壓力能和熱能在透平機(jī)中膨脹做功，帶動(dòng)同步發(fā)電機(jī)發(fā)電。

TRT發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)后，機(jī)組各種工作狀態(tài)圍繞同步發(fā)電機(jī)組P-Q圖進(jìn)行，其穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)為發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)磁遲相運(yùn)行狀態(tài)，其余運(yùn)行狀態(tài)在系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)允許時(shí)盡量調(diào)整為過(guò)勵(lì)遲相運(yùn)行。一旦沒(méi)把握好各種運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的合適范圍，必將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組停機(jī)，降低TRT機(jī)組的發(fā)電量。因此，TRT機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)提高發(fā)電量減少經(jīng)濟(jì)損失至關(guān)重要。

2 TRT同步發(fā)電機(jī)組P-Q圖及運(yùn)行分析

2.1 發(fā)電機(jī)的P-Q圖

發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行極限即P-Q圖，是指同步發(fā)電機(jī)帶感性負(fù)荷，作出的電壓相量圖。如圖1所示。

圖1中，為功率因數(shù)角，為與的夾角即功角。以0點(diǎn)為原點(diǎn)的PQ直角坐標(biāo)系和以0'為起點(diǎn)的相量圖結(jié)合在一起，可以反映發(fā)電機(jī)電樞電流的大小（oa線段），勵(lì)磁電流的大小（o'a線段），電壓與電流的相位角，發(fā)電機(jī)的有功功率P和無(wú)功功率Q。

根據(jù)圖1介紹的電壓相量圖中各線段含義，可作出同步電機(jī)的全平面P—Q圖，如圖2所示。即發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)需在P—Q圖內(nèi)，以下?lián)\(yùn)行a點(diǎn)所在范圍來(lái)分析發(fā)電機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 同步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及TRT實(shí)際故障分析

（1）發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)磁遲相運(yùn)行。

過(guò)勵(lì)遲相運(yùn)行通常是TRT發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定狀態(tài)。運(yùn)行點(diǎn)a在P—Q圖的第一象限（P>0，Q>0），發(fā)電機(jī)在此工況下輸出有功和無(wú)功。

（2）發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁同相運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁同相運(yùn)行。運(yùn)行點(diǎn)a在圖2+P軸上，P>0，發(fā)電機(jī)輸出有功，Q=0，與同相。

2007年5月高爐慢風(fēng)，機(jī)組勵(lì)磁同相運(yùn)行。透平機(jī)進(jìn)口壓力30 kPa左右波動(dòng)，機(jī)端電壓UG為6.15 kV，勵(lì)磁電流IFD為 0.19 A，有功功率P1為5 MW，無(wú)功功率Q為0 MVar，功率因數(shù)Cos為-0.125。

勵(lì)磁同相運(yùn)行時(shí)，隨欠勵(lì)深度增加進(jìn)入欠勵(lì)進(jìn)相運(yùn)行，及時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器參數(shù)，使發(fā)電機(jī)參數(shù)運(yùn)行在穩(wěn)定狀態(tài)，避免欠勵(lì)過(guò)深發(fā)電機(jī)被迫停機(jī)，降低機(jī)組發(fā)電量。

（3）發(fā)電機(jī)欠勵(lì)磁進(jìn)相運(yùn)行。

欠勵(lì)進(jìn)相運(yùn)行在TRT發(fā)電機(jī)組中對(duì)機(jī)組有不利的一面。運(yùn)行點(diǎn)a落在P—Q圖的第Ⅱ象限，P>0發(fā)出有功，Q<0，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在欠勵(lì)進(jìn)相運(yùn)行。

2007年2月出現(xiàn)了運(yùn)行停機(jī)故障，發(fā)電機(jī)組深度欠勵(lì)磁進(jìn)相運(yùn)行導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。機(jī)端電壓為6.31 kV，勵(lì)磁電流IFD為 0.31 A，有功功率P1為0.3 MW，無(wú)功功率Q為-1.6 MVar，功率因數(shù)Cos為-0.185。

2007年8月機(jī)組出現(xiàn)運(yùn)行中進(jìn)相。機(jī)端電壓為6.41 kV，勵(lì)磁電流IFD為1.23 A，有功功率P1為1.6 MW，無(wú)功功率Q為-0.8 MVar，功率因數(shù)Cos為-0.896。

當(dāng)Q=-0.8 MVar欠勵(lì)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，及時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器參數(shù)使發(fā)電機(jī)進(jìn)入正常遲相運(yùn)行。避免了深度進(jìn)相造成發(fā)電機(jī)進(jìn)入電動(dòng)運(yùn)行，影響發(fā)電量。

（4）同步發(fā)電機(jī)調(diào)相運(yùn)行。

同步發(fā)電機(jī)調(diào)相運(yùn)行。過(guò)勵(lì)磁調(diào)相運(yùn)行P=0，Q>0發(fā)出無(wú)功，運(yùn)行點(diǎn)a點(diǎn)在+Q軸上。欠勵(lì)調(diào)相運(yùn)行，P=0，Q<0，運(yùn)行點(diǎn)a在-Q軸上。

當(dāng)高爐短時(shí)休風(fēng)，機(jī)組向電動(dòng)轉(zhuǎn)變時(shí)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在調(diào)相狀態(tài)的時(shí)間較多，易造成進(jìn)相運(yùn)行或勵(lì)磁調(diào)節(jié)器欠勵(lì)動(dòng)作。

2007年6月高爐短時(shí)休風(fēng)，UG為6.15 kV，勵(lì)磁電流IFD為0.19A，有功功率為0，無(wú)功功率Q為-1.4 MVar，功率因數(shù)Cos接近零。立即調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)使發(fā)電機(jī)避免運(yùn)行在進(jìn)相欠勵(lì)過(guò)深而停機(jī)，使發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

（5）同步發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁空載運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁空載運(yùn)行，此時(shí)a點(diǎn)與0點(diǎn)重合，，P=0，Q=0，

高爐休風(fēng)時(shí)，機(jī)組向電動(dòng)過(guò)渡時(shí)短時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)類似空載狀態(tài)。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器易誤判斷出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)作使發(fā)電機(jī)停機(jī)。

2007年8月，高爐短時(shí)休風(fēng)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組停機(jī)。參數(shù)為UG8.18 kV，IFD：2.82 A，有功功率、無(wú)功功率和功率因數(shù)均為0。

（6）TRT電動(dòng)機(jī)欠勵(lì)磁遲相運(yùn)行。

欠勵(lì)遲相運(yùn)行運(yùn)行點(diǎn)a落在P—Q圖的第Ⅲ象限，P<0，Q<0。欠勵(lì)過(guò)度易引起勵(lì)磁調(diào)節(jié)器退出運(yùn)行發(fā)電機(jī)組停機(jī)。當(dāng)高爐頂壓較低，機(jī)組無(wú)法進(jìn)行發(fā)電時(shí)易導(dǎo)致欠勵(lì)過(guò)度使發(fā)電機(jī)組停機(jī)。

（7）TRT電動(dòng)機(jī)過(guò)勵(lì)磁進(jìn)相運(yùn)行。

過(guò)勵(lì)進(jìn)相運(yùn)行，運(yùn)行點(diǎn)a落在P—Q圖的第Ⅵ象限，P<0，Q>0。當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)勵(lì)磁進(jìn)相運(yùn)行與在欠勵(lì)遲相運(yùn)行狀態(tài)時(shí)機(jī)組不再發(fā)電，而是變成電動(dòng)機(jī)，將從電網(wǎng)消耗電量。

3 發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與發(fā)電量分析

TRT在運(yùn)行中在高爐頂壓波動(dòng)較大時(shí)電氣參數(shù)變化易導(dǎo)致停機(jī)或電動(dòng)。如未及時(shí)調(diào)節(jié)參數(shù)造成發(fā)電機(jī)組停機(jī)或發(fā)電機(jī)進(jìn)入電動(dòng)狀態(tài)，發(fā)電量將受到很大影響。

當(dāng)發(fā)電機(jī)進(jìn)入電動(dòng)狀態(tài)，從發(fā)電轉(zhuǎn)為用電，以TRT兩臺(tái)3000 kW機(jī)組功率計(jì)算，每月電動(dòng)時(shí)間最少20 h，每年將耗電72萬(wàn) kWa，同時(shí)電動(dòng)狀態(tài)減少發(fā)電量26000 kW/h以上；高爐TRT進(jìn)相運(yùn)行過(guò)深造成的機(jī)組停機(jī)事故，每年至少10天，按高爐TRT小時(shí)發(fā)電量1350 kW/h計(jì)算，每次停機(jī)將減少發(fā)電量32.4萬(wàn)千瓦時(shí)，經(jīng)濟(jì)損失至少16.2萬(wàn)元。對(duì)一臺(tái)功率為3萬(wàn)千瓦的發(fā)電機(jī)組，至少降低發(fā)電量150萬(wàn)度，則每年的經(jīng)濟(jì)損失至少300萬(wàn)。

4 結(jié)論

（1）發(fā)電機(jī)最佳的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)為過(guò)勵(lì)遲相運(yùn)行，其余狀態(tài)都會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的停機(jī)事故或變成電動(dòng)機(jī)消耗電能。據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀況及時(shí)優(yōu)化調(diào)整發(fā)電機(jī)參數(shù)是提高發(fā)電量的關(guān)鍵所在。

（2）TRT同步發(fā)電機(jī)發(fā)電量?jī)?yōu)化操作的關(guān)鍵，就是在機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器以保障發(fā)電機(jī)組及時(shí)回歸穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王愛(ài)霞，張秀閣.電機(jī)學(xué)[M].中國(guó)電力出版社，2005.

[2] 于永洋，楊倚雯.電力系統(tǒng)分析[M].中國(guó)電力出版社，2004，3.endprint

摘 要：本文從TRT同步電機(jī)全平面P—Q運(yùn)行極限圖構(gòu)成，分析了發(fā)電機(jī)組的各種運(yùn)行狀態(tài)，并結(jié)合TRT實(shí)際運(yùn)行故障分析，找出機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)與發(fā)電量的關(guān)系，優(yōu)化操作提高發(fā)電量。

關(guān)鍵詞：TRT同步發(fā)電機(jī) 運(yùn)行狀態(tài) 分析優(yōu)化 P-Q運(yùn)行極限圖 發(fā)電量

中圖分類號(hào)：TM340.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）01（a）-0063-02

TRT同步發(fā)電機(jī)的正常安全運(yùn)行，關(guān)系到整個(gè)發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)電量的多少。因此，分析掌握同步發(fā)電機(jī)基本運(yùn)行原理和運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)技術(shù)、操作等方面的優(yōu)化提高發(fā)電量也就成為必然的研究方向。

現(xiàn)結(jié)合TRT的實(shí)際運(yùn)行故障分析，探索發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)對(duì)發(fā)電量的影響，以便優(yōu)化操作提高發(fā)電量。

1 高爐TRT同步發(fā)電機(jī)工作原理及意義

TRT是高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電機(jī)組的簡(jiǎn)稱（Top Pressure Recovery Turbine Unit），利用高爐煤氣的壓力能和熱能在透平機(jī)中膨脹做功，帶動(dòng)同步發(fā)電機(jī)發(fā)電。

TRT發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)后，機(jī)組各種工作狀態(tài)圍繞同步發(fā)電機(jī)組P-Q圖進(jìn)行，其穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)為發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)磁遲相運(yùn)行狀態(tài)，其余運(yùn)行狀態(tài)在系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)允許時(shí)盡量調(diào)整為過(guò)勵(lì)遲相運(yùn)行。一旦沒(méi)把握好各種運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的合適范圍，必將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組停機(jī)，降低TRT機(jī)組的發(fā)電量。因此，TRT機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)提高發(fā)電量減少經(jīng)濟(jì)損失至關(guān)重要。

2 TRT同步發(fā)電機(jī)組P-Q圖及運(yùn)行分析

2.1 發(fā)電機(jī)的P-Q圖

發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行極限即P-Q圖，是指同步發(fā)電機(jī)帶感性負(fù)荷，作出的電壓相量圖。如圖1所示。

圖1中，為功率因數(shù)角，為與的夾角即功角。以0點(diǎn)為原點(diǎn)的PQ直角坐標(biāo)系和以0'為起點(diǎn)的相量圖結(jié)合在一起，可以反映發(fā)電機(jī)電樞電流的大小（oa線段），勵(lì)磁電流的大小（o'a線段），電壓與電流的相位角，發(fā)電機(jī)的有功功率P和無(wú)功功率Q。

根據(jù)圖1介紹的電壓相量圖中各線段含義，可作出同步電機(jī)的全平面P—Q圖，如圖2所示。即發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)需在P—Q圖內(nèi)，以下?lián)\(yùn)行a點(diǎn)所在范圍來(lái)分析發(fā)電機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 同步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及TRT實(shí)際故障分析

（1）發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)磁遲相運(yùn)行。

過(guò)勵(lì)遲相運(yùn)行通常是TRT發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定狀態(tài)。運(yùn)行點(diǎn)a在P—Q圖的第一象限（P>0，Q>0），發(fā)電機(jī)在此工況下輸出有功和無(wú)功。

（2）發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁同相運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁同相運(yùn)行。運(yùn)行點(diǎn)a在圖2+P軸上，P>0，發(fā)電機(jī)輸出有功，Q=0，與同相。

2007年5月高爐慢風(fēng)，機(jī)組勵(lì)磁同相運(yùn)行。透平機(jī)進(jìn)口壓力30 kPa左右波動(dòng)，機(jī)端電壓UG為6.15 kV，勵(lì)磁電流IFD為 0.19 A，有功功率P1為5 MW，無(wú)功功率Q為0 MVar，功率因數(shù)Cos為-0.125。

勵(lì)磁同相運(yùn)行時(shí)，隨欠勵(lì)深度增加進(jìn)入欠勵(lì)進(jìn)相運(yùn)行，及時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器參數(shù)，使發(fā)電機(jī)參數(shù)運(yùn)行在穩(wěn)定狀態(tài)，避免欠勵(lì)過(guò)深發(fā)電機(jī)被迫停機(jī)，降低機(jī)組發(fā)電量。

（3）發(fā)電機(jī)欠勵(lì)磁進(jìn)相運(yùn)行。

欠勵(lì)進(jìn)相運(yùn)行在TRT發(fā)電機(jī)組中對(duì)機(jī)組有不利的一面。運(yùn)行點(diǎn)a落在P—Q圖的第Ⅱ象限，P>0發(fā)出有功，Q<0，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在欠勵(lì)進(jìn)相運(yùn)行。

2007年2月出現(xiàn)了運(yùn)行停機(jī)故障，發(fā)電機(jī)組深度欠勵(lì)磁進(jìn)相運(yùn)行導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。機(jī)端電壓為6.31 kV，勵(lì)磁電流IFD為 0.31 A，有功功率P1為0.3 MW，無(wú)功功率Q為-1.6 MVar，功率因數(shù)Cos為-0.185。

2007年8月機(jī)組出現(xiàn)運(yùn)行中進(jìn)相。機(jī)端電壓為6.41 kV，勵(lì)磁電流IFD為1.23 A，有功功率P1為1.6 MW，無(wú)功功率Q為-0.8 MVar，功率因數(shù)Cos為-0.896。

當(dāng)Q=-0.8 MVar欠勵(lì)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，及時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器參數(shù)使發(fā)電機(jī)進(jìn)入正常遲相運(yùn)行。避免了深度進(jìn)相造成發(fā)電機(jī)進(jìn)入電動(dòng)運(yùn)行，影響發(fā)電量。

（4）同步發(fā)電機(jī)調(diào)相運(yùn)行。

同步發(fā)電機(jī)調(diào)相運(yùn)行。過(guò)勵(lì)磁調(diào)相運(yùn)行P=0，Q>0發(fā)出無(wú)功，運(yùn)行點(diǎn)a點(diǎn)在+Q軸上。欠勵(lì)調(diào)相運(yùn)行，P=0，Q<0，運(yùn)行點(diǎn)a在-Q軸上。

當(dāng)高爐短時(shí)休風(fēng)，機(jī)組向電動(dòng)轉(zhuǎn)變時(shí)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在調(diào)相狀態(tài)的時(shí)間較多，易造成進(jìn)相運(yùn)行或勵(lì)磁調(diào)節(jié)器欠勵(lì)動(dòng)作。

2007年6月高爐短時(shí)休風(fēng)，UG為6.15 kV，勵(lì)磁電流IFD為0.19A，有功功率為0，無(wú)功功率Q為-1.4 MVar，功率因數(shù)Cos接近零。立即調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)使發(fā)電機(jī)避免運(yùn)行在進(jìn)相欠勵(lì)過(guò)深而停機(jī)，使發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

（5）同步發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁空載運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁空載運(yùn)行，此時(shí)a點(diǎn)與0點(diǎn)重合，，P=0，Q=0，

高爐休風(fēng)時(shí)，機(jī)組向電動(dòng)過(guò)渡時(shí)短時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)類似空載狀態(tài)。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器易誤判斷出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)作使發(fā)電機(jī)停機(jī)。

2007年8月，高爐短時(shí)休風(fēng)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組停機(jī)。參數(shù)為UG8.18 kV，IFD：2.82 A，有功功率、無(wú)功功率和功率因數(shù)均為0。

（6）TRT電動(dòng)機(jī)欠勵(lì)磁遲相運(yùn)行。

欠勵(lì)遲相運(yùn)行運(yùn)行點(diǎn)a落在P—Q圖的第Ⅲ象限，P<0，Q<0。欠勵(lì)過(guò)度易引起勵(lì)磁調(diào)節(jié)器退出運(yùn)行發(fā)電機(jī)組停機(jī)。當(dāng)高爐頂壓較低，機(jī)組無(wú)法進(jìn)行發(fā)電時(shí)易導(dǎo)致欠勵(lì)過(guò)度使發(fā)電機(jī)組停機(jī)。

（7）TRT電動(dòng)機(jī)過(guò)勵(lì)磁進(jìn)相運(yùn)行。

過(guò)勵(lì)進(jìn)相運(yùn)行，運(yùn)行點(diǎn)a落在P—Q圖的第Ⅵ象限，P<0，Q>0。當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)勵(lì)磁進(jìn)相運(yùn)行與在欠勵(lì)遲相運(yùn)行狀態(tài)時(shí)機(jī)組不再發(fā)電，而是變成電動(dòng)機(jī)，將從電網(wǎng)消耗電量。

3 發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與發(fā)電量分析

TRT在運(yùn)行中在高爐頂壓波動(dòng)較大時(shí)電氣參數(shù)變化易導(dǎo)致停機(jī)或電動(dòng)。如未及時(shí)調(diào)節(jié)參數(shù)造成發(fā)電機(jī)組停機(jī)或發(fā)電機(jī)進(jìn)入電動(dòng)狀態(tài)，發(fā)電量將受到很大影響。

當(dāng)發(fā)電機(jī)進(jìn)入電動(dòng)狀態(tài)，從發(fā)電轉(zhuǎn)為用電，以TRT兩臺(tái)3000 kW機(jī)組功率計(jì)算，每月電動(dòng)時(shí)間最少20 h，每年將耗電72萬(wàn) kWa，同時(shí)電動(dòng)狀態(tài)減少發(fā)電量26000 kW/h以上；高爐TRT進(jìn)相運(yùn)行過(guò)深造成的機(jī)組停機(jī)事故，每年至少10天，按高爐TRT小時(shí)發(fā)電量1350 kW/h計(jì)算，每次停機(jī)將減少發(fā)電量32.4萬(wàn)千瓦時(shí)，經(jīng)濟(jì)損失至少16.2萬(wàn)元。對(duì)一臺(tái)功率為3萬(wàn)千瓦的發(fā)電機(jī)組，至少降低發(fā)電量150萬(wàn)度，則每年的經(jīng)濟(jì)損失至少300萬(wàn)。

4 結(jié)論

（1）發(fā)電機(jī)最佳的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)為過(guò)勵(lì)遲相運(yùn)行，其余狀態(tài)都會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的停機(jī)事故或變成電動(dòng)機(jī)消耗電能。據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀況及時(shí)優(yōu)化調(diào)整發(fā)電機(jī)參數(shù)是提高發(fā)電量的關(guān)鍵所在。

（2）TRT同步發(fā)電機(jī)發(fā)電量?jī)?yōu)化操作的關(guān)鍵，就是在機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器以保障發(fā)電機(jī)組及時(shí)回歸穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王愛(ài)霞，張秀閣.電機(jī)學(xué)[M].中國(guó)電力出版社，2005.

[2] 于永洋，楊倚雯.電力系統(tǒng)分析[M].中國(guó)電力出版社，2004，3.endprint

摘 要：本文從TRT同步電機(jī)全平面P—Q運(yùn)行極限圖構(gòu)成，分析了發(fā)電機(jī)組的各種運(yùn)行狀態(tài)，并結(jié)合TRT實(shí)際運(yùn)行故障分析，找出機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)與發(fā)電量的關(guān)系，優(yōu)化操作提高發(fā)電量。

關(guān)鍵詞：TRT同步發(fā)電機(jī) 運(yùn)行狀態(tài) 分析優(yōu)化 P-Q運(yùn)行極限圖 發(fā)電量

中圖分類號(hào)：TM340.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）01（a）-0063-02

TRT同步發(fā)電機(jī)的正常安全運(yùn)行，關(guān)系到整個(gè)發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)電量的多少。因此，分析掌握同步發(fā)電機(jī)基本運(yùn)行原理和運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)技術(shù)、操作等方面的優(yōu)化提高發(fā)電量也就成為必然的研究方向。

現(xiàn)結(jié)合TRT的實(shí)際運(yùn)行故障分析，探索發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)對(duì)發(fā)電量的影響，以便優(yōu)化操作提高發(fā)電量。

1 高爐TRT同步發(fā)電機(jī)工作原理及意義

TRT是高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電機(jī)組的簡(jiǎn)稱（Top Pressure Recovery Turbine Unit），利用高爐煤氣的壓力能和熱能在透平機(jī)中膨脹做功，帶動(dòng)同步發(fā)電機(jī)發(fā)電。

TRT發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)后，機(jī)組各種工作狀態(tài)圍繞同步發(fā)電機(jī)組P-Q圖進(jìn)行，其穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)為發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)磁遲相運(yùn)行狀態(tài)，其余運(yùn)行狀態(tài)在系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)允許時(shí)盡量調(diào)整為過(guò)勵(lì)遲相運(yùn)行。一旦沒(méi)把握好各種運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的合適范圍，必將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組停機(jī)，降低TRT機(jī)組的發(fā)電量。因此，TRT機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)提高發(fā)電量減少經(jīng)濟(jì)損失至關(guān)重要。

2 TRT同步發(fā)電機(jī)組P-Q圖及運(yùn)行分析

2.1 發(fā)電機(jī)的P-Q圖

發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行極限即P-Q圖，是指同步發(fā)電機(jī)帶感性負(fù)荷，作出的電壓相量圖。如圖1所示。

圖1中，為功率因數(shù)角，為與的夾角即功角。以0點(diǎn)為原點(diǎn)的PQ直角坐標(biāo)系和以0'為起點(diǎn)的相量圖結(jié)合在一起，可以反映發(fā)電機(jī)電樞電流的大小（oa線段），勵(lì)磁電流的大?。╫'a線段），電壓與電流的相位角，發(fā)電機(jī)的有功功率P和無(wú)功功率Q。

根據(jù)圖1介紹的電壓相量圖中各線段含義，可作出同步電機(jī)的全平面P—Q圖，如圖2所示。即發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)需在P—Q圖內(nèi)，以下?lián)\(yùn)行a點(diǎn)所在范圍來(lái)分析發(fā)電機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 同步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及TRT實(shí)際故障分析

（1）發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)磁遲相運(yùn)行。

過(guò)勵(lì)遲相運(yùn)行通常是TRT發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定狀態(tài)。運(yùn)行點(diǎn)a在P—Q圖的第一象限（P>0，Q>0），發(fā)電機(jī)在此工況下輸出有功和無(wú)功。

（2）發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁同相運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁同相運(yùn)行。運(yùn)行點(diǎn)a在圖2+P軸上，P>0，發(fā)電機(jī)輸出有功，Q=0，與同相。

2007年5月高爐慢風(fēng)，機(jī)組勵(lì)磁同相運(yùn)行。透平機(jī)進(jìn)口壓力30 kPa左右波動(dòng)，機(jī)端電壓UG為6.15 kV，勵(lì)磁電流IFD為 0.19 A，有功功率P1為5 MW，無(wú)功功率Q為0 MVar，功率因數(shù)Cos為-0.125。

勵(lì)磁同相運(yùn)行時(shí)，隨欠勵(lì)深度增加進(jìn)入欠勵(lì)進(jìn)相運(yùn)行，及時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器參數(shù)，使發(fā)電機(jī)參數(shù)運(yùn)行在穩(wěn)定狀態(tài)，避免欠勵(lì)過(guò)深發(fā)電機(jī)被迫停機(jī)，降低機(jī)組發(fā)電量。

（3）發(fā)電機(jī)欠勵(lì)磁進(jìn)相運(yùn)行。

欠勵(lì)進(jìn)相運(yùn)行在TRT發(fā)電機(jī)組中對(duì)機(jī)組有不利的一面。運(yùn)行點(diǎn)a落在P—Q圖的第Ⅱ象限，P>0發(fā)出有功，Q<0，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在欠勵(lì)進(jìn)相運(yùn)行。

2007年2月出現(xiàn)了運(yùn)行停機(jī)故障，發(fā)電機(jī)組深度欠勵(lì)磁進(jìn)相運(yùn)行導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。機(jī)端電壓為6.31 kV，勵(lì)磁電流IFD為 0.31 A，有功功率P1為0.3 MW，無(wú)功功率Q為-1.6 MVar，功率因數(shù)Cos為-0.185。

2007年8月機(jī)組出現(xiàn)運(yùn)行中進(jìn)相。機(jī)端電壓為6.41 kV，勵(lì)磁電流IFD為1.23 A，有功功率P1為1.6 MW，無(wú)功功率Q為-0.8 MVar，功率因數(shù)Cos為-0.896。

當(dāng)Q=-0.8 MVar欠勵(lì)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，及時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器參數(shù)使發(fā)電機(jī)進(jìn)入正常遲相運(yùn)行。避免了深度進(jìn)相造成發(fā)電機(jī)進(jìn)入電動(dòng)運(yùn)行，影響發(fā)電量。

（4）同步發(fā)電機(jī)調(diào)相運(yùn)行。

同步發(fā)電機(jī)調(diào)相運(yùn)行。過(guò)勵(lì)磁調(diào)相運(yùn)行P=0，Q>0發(fā)出無(wú)功，運(yùn)行點(diǎn)a點(diǎn)在+Q軸上。欠勵(lì)調(diào)相運(yùn)行，P=0，Q<0，運(yùn)行點(diǎn)a在-Q軸上。

當(dāng)高爐短時(shí)休風(fēng)，機(jī)組向電動(dòng)轉(zhuǎn)變時(shí)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在調(diào)相狀態(tài)的時(shí)間較多，易造成進(jìn)相運(yùn)行或勵(lì)磁調(diào)節(jié)器欠勵(lì)動(dòng)作。

2007年6月高爐短時(shí)休風(fēng)，UG為6.15 kV，勵(lì)磁電流IFD為0.19A，有功功率為0，無(wú)功功率Q為-1.4 MVar，功率因數(shù)Cos接近零。立即調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)使發(fā)電機(jī)避免運(yùn)行在進(jìn)相欠勵(lì)過(guò)深而停機(jī)，使發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

（5）同步發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁空載運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁空載運(yùn)行，此時(shí)a點(diǎn)與0點(diǎn)重合，，P=0，Q=0，

高爐休風(fēng)時(shí)，機(jī)組向電動(dòng)過(guò)渡時(shí)短時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)類似空載狀態(tài)。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器易誤判斷出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)作使發(fā)電機(jī)停機(jī)。

2007年8月，高爐短時(shí)休風(fēng)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組停機(jī)。參數(shù)為UG8.18 kV，IFD：2.82 A，有功功率、無(wú)功功率和功率因數(shù)均為0。

（6）TRT電動(dòng)機(jī)欠勵(lì)磁遲相運(yùn)行。

欠勵(lì)遲相運(yùn)行運(yùn)行點(diǎn)a落在P—Q圖的第Ⅲ象限，P<0，Q<0。欠勵(lì)過(guò)度易引起勵(lì)磁調(diào)節(jié)器退出運(yùn)行發(fā)電機(jī)組停機(jī)。當(dāng)高爐頂壓較低，機(jī)組無(wú)法進(jìn)行發(fā)電時(shí)易導(dǎo)致欠勵(lì)過(guò)度使發(fā)電機(jī)組停機(jī)。

（7）TRT電動(dòng)機(jī)過(guò)勵(lì)磁進(jìn)相運(yùn)行。

過(guò)勵(lì)進(jìn)相運(yùn)行，運(yùn)行點(diǎn)a落在P—Q圖的第Ⅵ象限，P<0，Q>0。當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)勵(lì)磁進(jìn)相運(yùn)行與在欠勵(lì)遲相運(yùn)行狀態(tài)時(shí)機(jī)組不再發(fā)電，而是變成電動(dòng)機(jī)，將從電網(wǎng)消耗電量。

3 發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與發(fā)電量分析

TRT在運(yùn)行中在高爐頂壓波動(dòng)較大時(shí)電氣參數(shù)變化易導(dǎo)致停機(jī)或電動(dòng)。如未及時(shí)調(diào)節(jié)參數(shù)造成發(fā)電機(jī)組停機(jī)或發(fā)電機(jī)進(jìn)入電動(dòng)狀態(tài)，發(fā)電量將受到很大影響。

當(dāng)發(fā)電機(jī)進(jìn)入電動(dòng)狀態(tài)，從發(fā)電轉(zhuǎn)為用電，以TRT兩臺(tái)3000 kW機(jī)組功率計(jì)算，每月電動(dòng)時(shí)間最少20 h，每年將耗電72萬(wàn) kWa，同時(shí)電動(dòng)狀態(tài)減少發(fā)電量26000 kW/h以上；高爐TRT進(jìn)相運(yùn)行過(guò)深造成的機(jī)組停機(jī)事故，每年至少10天，按高爐TRT小時(shí)發(fā)電量1350 kW/h計(jì)算，每次停機(jī)將減少發(fā)電量32.4萬(wàn)千瓦時(shí)，經(jīng)濟(jì)損失至少16.2萬(wàn)元。對(duì)一臺(tái)功率為3萬(wàn)千瓦的發(fā)電機(jī)組，至少降低發(fā)電量150萬(wàn)度，則每年的經(jīng)濟(jì)損失至少300萬(wàn)。

4 結(jié)論

（1）發(fā)電機(jī)最佳的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)為過(guò)勵(lì)遲相運(yùn)行，其余狀態(tài)都會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的停機(jī)事故或變成電動(dòng)機(jī)消耗電能。據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀況及時(shí)優(yōu)化調(diào)整發(fā)電機(jī)參數(shù)是提高發(fā)電量的關(guān)鍵所在。

（2）TRT同步發(fā)電機(jī)發(fā)電量?jī)?yōu)化操作的關(guān)鍵，就是在機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器以保障發(fā)電機(jī)組及時(shí)回歸穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王愛(ài)霞，張秀閣.電機(jī)學(xué)[M].中國(guó)電力出版社，2005.

[2] 于永洋，楊倚雯.電力系統(tǒng)分析[M].中國(guó)電力出版社，2004，3.endprint