探討電壓擾動對發電機進相運行的影響

張明

摘要：近年來我國的經濟發展導致了用電量的大幅增加。用電的高峰期主要集中在白天到夜間休息之前。過了用電高峰期，電網系統的電壓就會處在一個偏高的狀態，從而造成電力系統的無功運行，這種狀況不但會增加電力設備的安全風險，還會造成能源的浪費。發電機的進相運行可以調節電壓，從而使得電壓處在一個正常的范圍。電壓擾動會干擾進相運行，本文主要研究其對發電機進相運行的影響。

關鍵詞：電壓擾動;發電機進相運行;影響分析

引言

我國的電網系統非常龐大，電網線路也很長。電網在輸送電能時也是有耗損的。過了用電高峰期電壓會呈現出偏高的狀態，對電能的浪費比較嚴重。通過發電機的進相運行可以有效緩解這一情況。但電壓擾動會影響進相運行的效果。本文的研究目的是探討電壓擾動會對發電機進相運行造成什么樣的影響。本文的研究路線是分析進相運行的原理，然后從原理出發分析原因，得出結論。

一、簡析電壓擾動

電壓擾動從擾動的程度上來劃分大致可以分類兩類，一類是電壓的大擾動，另一類是電壓的小擾動。電壓的大擾動主要表現在發電系統發生故障，發電機損壞、失去負荷等。小擾動沒有大擾動那么嚴重，主要表現在負荷發生緩慢的、不穩定的、波動性的變化。電壓擾動從狀態來區分有靜態電壓擾動和動態電壓擾動。靜態電壓擾動是指電負荷在使用過程中不斷積聚，其母線的電壓因此而發生了下降。電力系統對于負荷積聚是有承受能力限制的，當超過了這個承受力限制的臨界點，就會造成電壓的擾動。動態電壓擾動是指電力系統出現問題后，為了盡快恢復，可能會進行切負荷或者切機的操作，由此帶來的問題是系統會變得很脆弱，系統對負荷的支持能力局部的或者整體的變弱，而在負荷恢復的過程中電壓會出現擾動。動態擾動的影響因素是比較多的，負荷的行為、發電機、發電機的控制裝置等都會對電壓擾動產生作用^[1]。

二、發電機的進相運行

當發電機的電壓和電流相位相同時，其電流全部可以做功，此時可以稱之為有功電流，發電機輸送的功率稱為有功功率，勵磁狀態正常。當發電機的電流發生變化時，如果勵磁電流的大小超過有功功率時的正常勵磁電流的大小，發電機就有了一個不能做功的電流分量，也就是說電機會向電網輸送不能做功的功率，這種現象稱為遲相運行。相反的，在發電機功率不變的情況下，將勵磁電流減小到正常的勵磁電流之下，此時的發電機處于欠勵狀態，其電壓也會低于電網電壓。當發電機的電勢能減小后，發電機的功率因數是超前的，因為其電網電壓滯后于電樞電流。此時的電樞電流有兩個不同的分量，一個能做功，一個不能做功。也就是說發電機既向電網輸送有功的功率也向電網輸送無功的功率，把發電機的這種狀態稱為進相運行。進相運行是發電機的一種狀態，可以通過進相運行調節系統電壓的穩定性。從以上的介紹來看，進相運行主要是通過調整勵磁電流的大小來實現的，該操作可以促使發電機組吸收或釋放無功功率，從而對系統的電壓進行調節^[2]。

• 影響分析

我國的用電負荷很大，電網輸送距離遠，因此在電力輸送時通常采用超高壓輸送技術，而這一技術的使用導致系統的無功輸送增多。電網系統在負荷高峰期會出現無功不足的情況，可以通過在電網中設置電容器來彌補這種無功不足。但有時候，電網系統在進行電壓調節時，這些電容器難以及時進行投切，等到夜間休息時間或者各種節假日，用電負荷減少，沒有及時投切的電容器就會導致電網系統的電壓升高，有時候電壓甚至會升高到超過運行規定的閾值。這種情況就會導致供電效果不佳，而且還增加了電力耗損，損害了經濟效益。

發電機進行進相運行的目的是將電網系統中多余的無功功率進行回收，從而達到節約能源的利用，穩定系統的電壓，減少電壓過高的情況出現。總的來講，進相運行是一種調節電壓的手段，其操作需要根據電網系統的實際運行情況來進行。電壓擾動的影響體現在以下幾個方面。

• 影響進相運行的效果，增加電網系統的不穩定性

從進相運行的作用來看，其目的是為了調節電壓。然而電壓擾動是指電壓在使用過程中出現短時的偏高或者偏低。這一情況的發生顯然會影響進相運行的效果，因為進相運行的目的就是調節電壓。通過發電機進行進相運行時需要進行緩慢的調節，不要進行快速的、幅度很大的操作，而且調節過程中還需要控制閾值，不能超范圍進行調節。當電壓出現擾動時，很難保證進相運行的穩定性，電壓調節的幅度也因此而受到較大的影響。因此，電壓擾動會增加電網系統的不穩定性，破壞進相運行調節電壓的效果^[3]。

（二）對電廠的運行造成影響。

發電機在進相運行過程中，相較于遲相運行，定子端部的漏磁現象比較嚴重，這一點在大型發電機上表現的更加明顯，因為大型發電機的線負荷更高。受到漏磁的影響，發電機的端部鐵芯壓片溫度會有所升高，進一步導致進相運行過程中，發電機的端部電壓下降，廠用電的電壓也會因此而降低。如果降低的幅度超過一定的限制，廠用電的運行將會受到較大影響。電壓的擾動會在一定程度上增加進相運行的控制難度。電壓的變化會造成漏磁問題難以控制，廠用電壓的穩定性會受到比較大的干擾^[4]。

（三）影響發電機的穩定性，對進相運行造成干擾

進相運行過程中對發電機的穩定性有一定的要求。首先，發電機的靜穩定狀態要滿足要求，不能出現發電機聲音異常，發電機振蕩或者發電機失步等情況。其次，運行過程中要嚴格控制發電機在有功和無功方面的擺動情況。電壓擾動會干擾到發電機的靜穩定狀態，造成發電機發生一定程度的振蕩和擺動。對發電機的做功作用也會有一定的干擾。因此，電壓擾動會干擾發電機穩定性，從而對進相運行造成干擾。

四、結束語

通過以上的分析，我們可以看出電壓擾動會干擾到發電機的穩定性，造成發電機發生一定程度的振蕩，從而干擾到進相運行。另外，進相運行過程中對狀態的調節要緩慢，不能幅度過大，速度過快。電壓擾動明顯增加了調節過程的風險，影響了發電機進相運行的效果。

參考文獻

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[2]薛敏，鄭惠萍，楊尉薇.600MW發電機進相運行對系統電壓的影響[J].電氣技術，2013，14（12）：81-82.

[3]朱建立.發電機進相運行分析[J].電力安全技術，2015，17（2）：9-12.

[4]解兵，徐珂，劉建坤，etal.電網低負荷期間發電機組進相運行分析及管理[J].電力工程技術，2015，34（4）：28-31.