探讨电压扰动对发电机进相运行的影响

张明

摘要：近年来我国的经济发展导致了用电量的大幅增加。用电的高峰期主要集中在白天到夜间休息之前。过了用电高峰期，电网系统的电压就会处在一个偏高的状态，从而造成电力系统的无功运行，这种状况不但会增加电力设备的安全风险，还会造成能源的浪费。发电机的进相运行可以调节电压，从而使得电压处在一个正常的范围。电压扰动会干扰进相运行，本文主要研究其对发电机进相运行的影响。

关键词：电压扰动;发电机进相运行;影响分析

引言

我国的电网系统非常庞大，电网线路也很长。电网在输送电能时也是有耗损的。过了用电高峰期电压会呈现出偏高的状态，对电能的浪费比较严重。通过发电机的进相运行可以有效缓解这一情况。但电压扰动会影响进相运行的效果。本文的研究目的是探讨电压扰动会对发电机进相运行造成什么样的影响。本文的研究路线是分析进相运行的原理，然后从原理出发分析原因，得出结论。

一、简析电压扰动

电压扰动从扰动的程度上来划分大致可以分类两类，一类是电压的大扰动，另一类是电压的小扰动。电压的大扰动主要表现在发电系统发生故障，发电机损坏、失去负荷等。小扰动没有大扰动那么严重，主要表现在负荷发生缓慢的、不稳定的、波动性的变化。电压扰动从状态来区分有静态电压扰动和动态电压扰动。静态电压扰动是指电负荷在使用过程中不断积聚，其母线的电压因此而发生了下降。电力系统对于负荷积聚是有承受能力限制的，当超过了这个承受力限制的临界点，就会造成电压的扰动。动态电压扰动是指电力系统出现问题后，为了尽快恢复，可能会进行切负荷或者切机的操作，由此带来的问题是系统会变得很脆弱，系统对负荷的支持能力局部的或者整体的变弱，而在负荷恢復的过程中电压会出现扰动。动态扰动的影响因素是比较多的，负荷的行为、发电机、发电机的控制装置等都会对电压扰动产生作用^[1]。

二、发电机的进相运行

当发电机的电压和电流相位相同时，其电流全部可以做功，此时可以称之为有功电流，发电机输送的功率称为有功功率，励磁状态正常。当发电机的电流发生变化时，如果励磁电流的大小超过有功功率时的正常励磁电流的大小，发电机就有了一个不能做功的电流分量，也就是说电机会向电网输送不能做功的功率，这种现象称为迟相运行。相反的，在发电机功率不变的情况下，将励磁电流减小到正常的励磁电流之下，此时的发电机处于欠励状态，其电压也会低于电网电压。当发电机的电势能减小后，发电机的功率因数是超前的，因为其电网电压滞后于电枢电流。此时的电枢电流有两个不同的分量，一个能做功，一个不能做功。也就是说发电机既向电网输送有功的功率也向电网输送无功的功率，把发电机的这种状态称为进相运行。进相运行是发电机的一种状态，可以通过进相运行调节系统电压的稳定性。从以上的介绍来看，进相运行主要是通过调整励磁电流的大小来实现的，该操作可以促使发电机组吸收或释放无功功率，从而对系统的电压进行调节^[2]。

• 影响分析

我国的用电负荷很大，电网输送距离远，因此在电力输送时通常采用超高压输送技术，而这一技术的使用导致系统的无功输送增多。电网系统在负荷高峰期会出现无功不足的情况，可以通过在电网中设置电容器来弥补这种无功不足。但有时候，电网系统在进行电压调节时，这些电容器难以及时进行投切，等到夜间休息时间或者各种节假日，用电负荷减少，没有及时投切的电容器就会导致电网系统的电压升高，有时候电压甚至会升高到超过运行规定的阈值。这种情况就会导致供电效果不佳，而且还增加了电力耗损，损害了经济效益。

发电机进行进相运行的目的是将电网系统中多余的无功功率进行回收，从而达到节约能源的利用，稳定系统的电压，减少电压过高的情况出现。总的来讲，进相运行是一种调节电压的手段，其操作需要根据电网系统的实际运行情况来进行。电压扰动的影响体现在以下几个方面。

• 影响进相运行的效果，增加电网系统的不稳定性

从进相运行的作用来看，其目的是为了调节电压。然而电压扰动是指电压在使用过程中出现短时的偏高或者偏低。这一情况的发生显然会影响进相运行的效果，因为进相运行的目的就是调节电压。通过发电机进行进相运行时需要进行缓慢的调节，不要进行快速的、幅度很大的操作，而且调节过程中还需要控制阈值，不能超范围进行调节。当电压出现扰动时，很难保证进相运行的稳定性，电压调节的幅度也因此而受到较大的影响。因此，电压扰动会增加电网系统的不稳定性，破坏进相运行调节电压的效果^[3]。

（二）对电厂的运行造成影响。

发电机在进相运行过程中，相较于迟相运行，定子端部的漏磁现象比较严重，这一点在大型发电机上表现的更加明显，因为大型发电机的线负荷更高。受到漏磁的影响，发电机的端部铁芯压片温度会有所升高，进一步导致进相运行过程中，发电机的端部电压下降，厂用电的电压也会因此而降低。如果降低的幅度超过一定的限制，厂用电的运行将会受到较大影响。电压的扰动会在一定程度上增加进相运行的控制难度。电压的变化会造成漏磁问题难以控制，厂用电压的稳定性会受到比较大的干扰^[4]。

（三）影响发电机的稳定性，对进相运行造成干扰

进相运行过程中对发电机的稳定性有一定的要求。首先，发电机的静稳定状态要满足要求，不能出现发电机声音异常，发电机振荡或者发电机失步等情况。其次，运行过程中要严格控制发电机在有功和无功方面的摆动情况。电压扰动会干扰到发电机的静稳定状态，造成发电机发生一定程度的振荡和摆动。对发电机的做功作用也会有一定的干扰。因此，电压扰动会干扰发电机稳定性，从而对进相运行造成干扰。

四、结束语

通过以上的分析，我们可以看出电压扰动会干扰到发电机的稳定性，造成发电机发生一定程度的振荡，从而干扰到进相运行。另外，进相运行过程中对状态的调节要缓慢，不能幅度过大，速度过快。电压扰动明显增加了调节过程的风险，影响了发电机进相运行的效果。

参考文献

[1]张庆达.发电机电压低、电压不稳定检修实例[J].家电检修技术（10）：44-46.

[2]薛敏，郑惠萍，杨尉薇.600MW发电机进相运行对系统电压的影响[J].电气技术，2013，14（12）：81-82.

[3]朱建立.发电机进相运行分析[J].电力安全技术，2015，17（2）：9-12.

[4]解兵，徐珂，刘建坤，etal.电网低负荷期间发电机组进相运行分析及管理[J].电力工程技术，2015，34（4）：28-31.