影响大容量发电机组进相深度原因分析

缪春琼,李含霜,梁鸿飞（广西电力职业技术学院电力工程系,广西南宁,530317）

影响大容量发电机组进相深度原因分析

缪春琼,李含霜,梁鸿飞
（广西电力职业技术学院电力工程系,广西南宁,530317）

对大容量发电机现场进相试验情况进行了总结，研究了影响发电机进相运行的因素。并着重分析了影响广西某660MW机组进相深度的原因。并提出了解决方案，为具有同类问题的机组提供一定的参考。

发电机；进相试验；限制因素

0 引言

当前，随着电网的快速发展，区域型大电网建设已初见规模。电网结构越来越强 ，不同地区之间的联系越来越紧密。随着超高压远距离输电线路的投入运行，导致系统无功增多，如220kV、330kV和500kV的架空线路，每公里对地的容性武功分别为130kvar、400kvar和1000-1300kvar。另外为弥补系统高峰负荷时的武功不足，电网中还装设了一定数量的电容器，这些都会导致在线路小负荷时，系统过剩的无功必然导致电网电压升高，严重时会超过运行电压允许的规定值。不仅影响电压质量，还会使电网损耗增加。为了降低系统电压，就要求发电机能够进相运行。

发电机进相运行是结合电力生产需要而采用的切实可行的运行技术，它可使发电机由改变运行工况而达到降压的目的。仅是利用系统现有设备增加的一种调压手段，便可扩大系统电压的调节范围，具有平滑无极调节电压的特点。

1 改善电网电压的措施

目前，改善系统电压的措施主要有：

(1)投入并联电抗器；

(2)增加有载调压变压器的数量。

(3)加装调相机。

(4)增投自动投切装置。

(5)采取抑制谐波影响的措施等。

这些措施由于成本较高经济性不是很好。在不额外增加投资的情况下只需改变系统中发电机的励磁运行工况，使其进相运行，吸收电网过剩的无功功率，同样可达到改善电网电压的目的。

常规情况下，系统由于感性负荷较多，一般发电机在发出有功功率同时，还要发出感性无功功率来满足要求。此时发电机增加励磁电压和电流，发电机功率因数滞后；

但是在高电压及超高压输电线路中，由于线路的电容效应大于负荷的感性效应，所以要求发电机发出容性无功功率来满足要求。此时发电机将降低励磁电压和电流，发电机功率因数超前运行，也叫进相运行。发电机进相运行时各电气参数是对称的，并且发电机仍保持同步转速，因而是属于发电机正常运行方式中功率因数变动时的一种运行工况，只是拓宽了发电机通常的运行范围。同样，在允许的进相运行限额范围内，只要电网需要是可以长期运行的。

发电机进相运行时，出口电压较低，厂用电电压也低。不是所有发电机都可以做到的，需要在订货时特殊要求。发电机进相时，主要是为了避免在电网负荷低谷时系统超负荷无功过剩所导致的系统电压增强，电网希望发电厂的发电机组能够进相运行。但是发电机进相运行时，将使其静稳定性降低，电机定子端部铁芯及结构件温度上升，厂用电压降低。根据《发电机运行规程》中第47条规定：“发电机能否进相运行，应遵守制造厂的规定，制造厂无规定的应通过试验来确定”。目前广西电网要求并网运行的大容量发电机组都要能够进相运行，同时在进入商业运行前完成进相试验，确定机组的进相深度运行曲线，为调度提供运行依据。

2 限制进相运行的因素

目前上网的调峰机组几乎都具备进相运行的能力，而且也都通过试验确定了机组的进相深度运行曲线。随着新建电厂容量的增大，一个电厂对电网的影响也增大。如果某个大型电厂进相试验不能成功，将给电网的安全调度带来极大的威胁。

国内外研究表明，发电机进相运行时,主要应注意四个问题:一是静态稳定性降低;二是端部漏磁引起定子端部温度升高;三是厂用电电压降低;四是由于机端电压降低在输出功率不变的情况下发电机定子电流增加,易造成过负荷。

⑴进相运行时,由于发电机进相运行,内部电势降低,静态储备降低,使静态稳定性降低。

⑵由于发电机的输出功率P=EdUSinδ/Xd,在进相运行时Ed、U均有所降低,在输出功率P不变的情况下,功角δ增大,同样降低动稳定水平。

⑶进相运行时由于助磁性的电枢反应,使发电机端部漏磁增加,端部漏磁引起定子端部温度升高,发电机端部漏磁通为定子绕组端部漏磁通和转子端部磁通的合成。进相运行时,由于两个磁场的相位关系使得合成磁通较非进相运行时大,导致定子端部温度升高。

⑷厂用电电压的降低:厂用电一般引自发电机出口或发电机电压母线,进相运行时,由于发电机励磁电流降低和无功潮流倒送引起机端电压降低同时造成厂用电电压降低。

3 广西电网某600MW机组不具备进相能力原因分析

3.1 广西电网某600MW机组进相试验情况介绍

广西电网某电厂一期设计两台660MW机组，发电机端电压22kV,接线为单元接线。该机组处于广西省南宁市的负荷中心区域，为发挥其调整电网电压的功能，在2011年11月对#1机组进行了第一次进相试验，考察其进相能力、限制因素及对地区电网的调压作用。

发电机参数表：

3.2 试验情况介绍

在#1机组做进相试验时，#2机组还未投产。#1机组正常运行时无功为正值，基本维持在130MVAR运行。#1机组进相试验第一个点选取在有功660MW，厂用电由#1机组厂高变带。无功从130MVAR往下减，当#1机组无功减至正的6MVAR时发现：机组本体、各辅机均能正常工作，无振动、过流、跳闸现象发生，电网电压维持正常运行水平。但380V厂用电公用段电压已低至360V，进相试验被迫中止。在第一个点失败后，现场试验人员又选取了几个不同的有功功率点进行了试验，试验仍然由于380V厂用公用段电压太低超过规定值而被迫中止。机组仍然无法从电网吸收无功功率。

3.3 机组无法进相原因分析

影响机组进相运行的原因很多，但主要有以下三个方面：

表1 发电机参数

表2 试验记录

一是电网无功储备不足。此种情况可以申请电网公司在做进相试验要求其它网上机组给进相机组输送无功功率。

二是厂用电电压降低超过允许值。此种方案可以通过切换厂用电的方式进行。在做进相试验是将厂用电源切换为备用电源供电。此种方案只是考验了机组的进相能力。无法检验正常运行时机组的实际带负无功的能力。

三是机组主变压器和厂用变压器分接头调整得不合适。此种情况可以通过改变主变压器和厂用变压器的分接头来完成。

为了保证电网的安全稳定运行，经现场试验人员与电网相关人员的协商，提出另外两套试验方案。

方案一：将厂用电切换到备用电源供电，保证380V厂用电压不降低。但此种方案即便取得成功也只是验证了机组具备进相能力。机组在正常运行时厂用电电源都是由厂高变带。不会切换为备用电源带。那么机组正常运行时仍然对电网电压无法用机组进相的方法来进行调节。

方案二：待#2机组并网发电后再做#1机组的进相试验。此种情况当#1机组进相运行时由#2机组提供所需的无功功率。

综合考虑以上两个方案，现场选取了第二个方案。

2012年12月18日，现场试验人员对#1机组进行第二次进相试验。此时#2机组已经并网发电，#2机组所带有功为550MW，无功80MVAR。当#1机组吸收无功功率时，#2机组发出相应的无功功率。经试验，现场试验数据如下：

4 结论

以上试验结果表明，该类型机组在功角小于70度时进相运行稳定，定子铁芯和端部温升不大、厂用电电压维持在安全范围以内，发电机各参数正常。采用发电机进相运行可有效改善电网无功潮流分布、调节系统电压，对提高供电质量起到明显的作用。但在现场试验的过程中，由于种种原因会使发电机进相试验无法成功，这就需要我们具体情况具体分析，从而找到解决问题的办法。

[1] 罗钰铃．电力系统微机继电保护[M]．北京：人民邮电版社 ，2005：1．2．

[2] 张文辉．300MW汽轮发电机进相运行试验 浙江水利水电专科学校学报，2006：4，1．

[3] 黄纯华．大型同步发电机运行[M]．北京：水利电力出版社 ，1992．

[4] 刘平等．四川电网发电机进相运行试验研究.中国电力 ，2005，10.

图5

改进后的优点是：

1)螺距指示杆连接滑动变阻器作为桨叶角度反馈电位器的检测机构。中间简化传动机构，消除了如传动机构固定螺栓断裂等机械隐患的影响。

2)改进方案一简单易操作，能在第一时间内查看螺距状态，采取相应措施，降低螺距失效引发的不良后果。

3)改进方案二设备合理，通过加装一个电压信号检测和比对的控制电路，加装一套与原系统互为备用的螺距控制系统，消除了原系统中螺距反馈失效后螺距失控的现象，为船舶安全提供有力的保障。

4）PLC可编程控制器有发出报警信号报警的功能，可以使我们在故障定位和解决过程上更加迅速准确。

6 结束语

在现代船舶日新月异的发展中，可调距在应用中越来越普及。它比定距桨结构更加复杂，智能性更高。对我们的要求也更高，我们要了解掌握CPP调距桨的构造和原理。不断的摸索改进它的方法，使它CPP调距桨的性能越来越好，越来越完美。

参考文献

MANUALMAIN PROPULSION CPP使用说明书.瓦锡兰,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

缪春琼（1976-），女，高级工程师，广西电力职业技术学院，主要从事电力系统继电保护技术教学工作。

项目名称：南宁发电公司两台66Omw机组进相试验。项目编号：YB112