浅淡发电机进相运行及应对措施

浅淡发电机进相运行及应对措施

焦凯辉

大唐河北发电有限公司马头热电分公司  河北省邯郸市 056044

摘要：随着电网输电线路电压等级越来越高，输电距离越来越长，而且有些输电线路使用了电缆作为载流体，引起电力系统电容电流增加，增大了电网剩余无功。尤其在节假日、凌晨等网上负荷较低时段。电网剩余无功将引起电网电压升高甚至超过允许范围。为了将电网电压调整至合格范围，必须采取一些调压措施。而采用发电机进相运行是最经济、最容易实现的一种调压方式。

关键词：发电机、进相运行、可能产生的后果、应对措施

1 发电机进相运行定义及其必要性

发电机进相运行是相对于发电机迟相运行而言的，此时发电机定子电流超前于发电机端电压，发电机处于欠励磁状态，要从系统吸收无功。发电机直接与无限大容量电网并联运行时，调节励磁电流可以实现迟相与进相状态的相互转换。

2 发电机进相运行能力的确定

进相运行属于正常运行范畴的特殊运行方式。大型发电机应当具备按照电网要求随时进相运行能力，以便为系统提供较好的动态无功储备，确保电网的电压质量和经济运行，按发电机P-Q曲线要求，发电机在设计时已具备了带额定负荷进相运行范围可以达到超前功率因数0.95的能力，但设计和制造仅能考虑励磁调节器和定子端部附加发热的限制，实际进相运行时还必须考虑发电机与系统之间的限制条件，如发电机静稳定、系统电压以及厂用电电压。因此一台发电机实际中能否进相运行，需通过进相试验来确定。

发电机进相试验时应采取在不同有功负荷下进相试验，以一台

300MW发电机为例，应取150MW至300MW之间的3到4个点来确定安全进相范围，进相试验的限值如下：

1）定子端部发热问题：按生产厂家提供的P-Q图，或监视定子端部温度预埋测点。不能超过发电机说明书上规定值，例如本单位300MW机组的定子端部结构件温度不超过120℃，报警值为105℃。

2）发电机静稳定问题：试验时励磁调节器应投入自动运行，并能稳定调节，确保发电机不会发生振荡，同时应监视发电机功角σ的变化，功角σ的控制数值由电网调度根据电网运行稳定性和励磁调节器的性能决定，为留有裕度一般控制功角σ不超过70°。

3）厂用母线电压问题：高、低压厂用电母线电压应控制在不低于母线标称电压95%。例如：6kV母线电压不低于5.7kV，380V母线电压不低于361V。

    当发电机满足制造厂的P-Q曲线并且通过进相试验，证明发电机可以进相运行时才可以按照调度要求在电网无功剩余时，通过调节励磁电流将发电机进相运行，以吸收电网过剩无功，调整电压满足要求。

3.发电机进相运行时各参数变化过程

下面为一组300MW发电机进相运行时各参数变化过程，通过试验数据总结一下发电机进相运行时各参数变化，以便为各监盘人员提供发电机进相运行时参数变化依据。本次数据取发电机50%、75%、100%负荷时进相运行。

通过发电机进相试验数据表格，得出各参数变化如下：

在有功负荷P保持恒定时，各参数变化如下：

1）无功功率Q：逐渐由正值变为负值。由发出无功功率变为吸收无功功率。 

2）功角σ：当有功功率P一定时，无功功率Q越低，功角σ越大。其它条件相同时，有功功率P越大，功角σ越大。

3）功率因数cosφ：由迟相0.85变为1再变为进相时 -0.95。

4）定子电压：随无功功率Q降低逐渐降低。

5）定子电流：有功功率P恒定时，随无功功率Q降低而降低，当Q＝0时，定子电流最低，进相时，定子电流开始升高。整个过程呈V型。

6）励磁电压、电流：随无功功率Q降低而降低。

4.发电机进相运行时注意事项

1）进相运行时发电机静态稳定性降低，注意不能使发电机失去静态稳定性。监视功角σ≤70°。当无法进行功角σ监视时严格按进相试验能力带无功，也能保证功角σ≤70°。

2）应密切监视发电机端部铁芯及结构件的温升情况。发电机端部铁芯及结构件的温升变高原因是因为端部漏磁增大产生的涡流和磁滞损耗。

3）应密切监视厂用电压不低于95%额定电压和电动机运行电流不超过额定值。例如：高压厂用6kV母线电压不低于5.7kV、低压厂用380V母线电压不低于361V和厂用电动机电流在额定值以内。根据电动机输出功率公式P=√3UIηCOSφ，当电动机输出功率不变时，定子电压降低会引起电动机定子电流升高。对平时运行电流在额定值附近的电动机尤其要注意电动机运行电流不超额定电流。

4）励磁调节器应投入自动方式运行。调节器低励限制必须投入。励磁调节器投入自动方式运行可提高静态稳定性。励磁电流能在计划值稳定运行。其他方式只能自动增加或自动减少励磁。

5）励磁系统各限制和保护的定值应在发电机安全运行允许范围内，并定期校验。

6）利用自动电压控制(AVC)对发电机调压时，受控机组励磁系统应投入自动方式。

7）在低励限制发信时，检查无功自动回调，不自动调整时手动升无功至信号消失。

8）发电机进相运行时，进相限额不能低于发电机P/Q限制动作值。

9）假如一个厂有3台机组，2台上同一条母线，另外一台直配线去变电站。有可能造成2台机组无功特别高，而另外一台直配线机组进相运行。但是上同一个母线的机组的无功变化趋势是一样的。假如有2条直配线分别去2个不同的变电站，由于2个变电站电压不可能完全相同，2台机组的无功也可能一个大、一个小的现象。

10）由于进相运行电压低，一些带变频器或PLC的设备可能在电压波动时不能可靠运行。在电机启动时间长、启动电流大时，根据本厂实际情况适当增加无功，或当高厂变为有载调压的变压器可以调节变压器分接头来提高厂用电母线电压。

11）个别运行机组因AVC故障退出时，网上无功负荷需增加时，有可能造成退出AVC的机组进相深度加大，需要根据电压曲线人为干涉。

12）对于端部铁芯健康状况较差的发电机应尽可能少安排进相运行。对在运行中负荷变化和进相运行较多的发电机要注意发电机噪声的变化，检修时注意查看铁芯状况。

5.发电机进相运行可能产生的后果

发电机进相运行时，由于进相深度越深，功角σ的越大，会造成发电机静态稳定性降低引起发电机振荡或失步。由于发电机定子端部漏磁和转子端部漏磁的合成磁通增大，会引起定子端部发热增加。当发电机进相深度过深，而欠励限制不能正常动作时，可能造成发电机振荡或失步。进相运行时由于厂用电电压低，会造成个别电动机超额定电流运行或在启动动力时造成个别动力掉闸。

6.发电机进相运行时振荡或失步后现象及紧急应对措施

当发电机进相深度过深造成发电机振荡或失步时，应立即增加励磁电流使发电机恢复同步，如果不能恢复同步，应同时减小发电机的有功负荷，使其恢复同步。如果还不能恢复同步，由值长下令解列。

结束语：

发电机进相运行属于发电机正常运行范畴中一种特殊运行方式。只要按照进相试验能力调整有功与无功的关系，是可以长期安全运行的。

参考文献：

《大型汽轮发电机非正常和特殊运行及维护导则》DL/T970-2018

东方电机厂《300MW汽轮发电机使用说明书》