浅谈发电机进相运行

浅谈发电机进相运行功率因素=有功功率/视在功率

视在功率的平方=有功功率的平方+无功功率的平方

何谓\o"发电机"发电机进相运行?有何注意事项?

\o"发电机"发电机正常运行时,向系统提供有功的同时还提供无功,定子电流滞后于端电压一个角度,此种状态即迟相运行.当逐渐减少励磁电流使\o"发电机"发电机从向系统提供无功而变为从系统吸收无功,定子电流从滞后而变为超前\o"发电机"发电机端电压一个角度,此种状态即进相运行.

同步\o"发电机"发电机进相运行时较迟相运行状态励磁电流大幅度减少,\o"发电机"发电机电势Eq亦相应降低.从P-功角关系看,在有功不变的情况下,功角必将相应增大,比值整步功亦相应降低,发电机静态稳定性下降.其稳定极限与发电机短路比,外接电抗,自动励磁调节器性能及其是否投运等有关.

进相运行时发电机定子端部漏磁较迟相运行时增大.特别是大型发电机线负荷高,正常运行时端部漏磁比较大,端部铁芯压指连接片温升高,进相运行时因为漏磁增大,温升加剧.进相运行时发电机端部电压降低,厂用电电压也相应降低,如果超出10%,将影响厂用电运行.

因此,同步发电机进相运行要通过试验确定进相运行深度.即在供给一定有功状态下,吸收多少无功才能保持系统静态稳定和暂态稳定,各部件温升不超限,并能满足电压的要求.

发电机进相运行受哪些因素限制.

当系统供给的感性无功功率多于需要时,将引起系统电压升高,要求发电机少发无功甚至吸收无功,此时发电机可以由迟相运行转变为进相运行.

制约发电机进相运行的主要因素有:

(1)系统稳定的限制

(2)发电机定子端部件温度的限制

(3)定子电流的限制

(4)厂用电电压的限制

为什么汽*发电机进相运行时,定子端部铁芯严重发热?

汽*发电机运行时,定子绕组端部的漏磁场也是以同步转速对定子旋转的,其漏磁场的一部分是经过定子绕组端部空间,转子护环,气陷及定子端部铁芯构成磁路的,因此使定子端部铁芯平面上产生涡流而发热.此外,励磁绕组紧靠护环,因此它的漏磁场主要经护环闭合,当进相运行时,由于励磁电流减小励磁绕组端部漏磁场减弱,于是护环的饱和程度下降,减小了定子端部漏磁场所经过磁路的磁组,从而使定子端部漏磁场增大,铁损加大,致使定子端部铁芯严重受热.随着电力系统的发展、机组容量的不断扩大和超高压远距离输电线路的应用,系统有很大的电容电流。当负荷低谷时期,由于输电线的电容电流使系统产生的无功功率增加,造成电力系统特别是110kV以上的母线电压超过额定的上限。随着电力市场的建立和完善，发电企业已经开始实行竞价上网,电压作为电能质量的重要指标同时也作为辅助电力市场的重要部分，考核与奖励将会越来越重。传统的电压调节手段已不能满足现代电力系统运行的要求,所以增加发电机的无功调节手段势在必行。发电机的进相运行,吸收电力系统中过剩的无功功率来降低电压,是电网调节的一个强有力的调控手段。

一、发电机进相运行的效益

(一)降压效益。由于系统负荷低谷时，无功过剩，系统电压过高，采用发电机进相运行后，已成功进行进相运行机组的试验结果表明，每吸收无功功率5～10MVAR，一般可使220KV母线电压降低1KV。根据现行的江苏电网企业考核办法及即将运行的华东电网辅助电力服务市场规则都会取得受益。

(二)节能效益。变压器、电动机等电气设备铁损与电压的平方成正比，运行电压升高使损耗增大，进相运行使运行电压降低后，可使这部分损耗消除。另外，进相运行还可以减少励磁电流，降低厂用电量。

(三)保证电力设备安全。运行电压升高，由于铁损的增加使电气设备运行温度提高，势必加速绝缘老化，缩短其使用寿命，进相运行使电气设备处于正常额定值电压运行，可确保设备在设计使用期内安全运行。

二、发电机进相运行应考虑的几个问题

（一）发电机定子铁心端部发热

发电机端部漏磁通是由转子和定子的漏磁通合成的,它是一个随转子同速旋转的旋转合成磁场。该旋转漏磁场磁通在切割静止的定子端部各金属结构件时,就会在其中感应涡流和磁滞损耗,引起发热。特别是定子端部铁心、压指、压环等磁阻较小的部件,因通过的磁通多,在局部冷却强度不足时,就会出现局部温升过高的现象。发电机由滞相变为进相运行时,端部合成磁通随之显著增大,端部元件的温升也显著增大,甚至越限,成为限制发电机进相运行的条件之一。因此,要通过现场试验作出温升曲线来确定进相运行的深度。

（二）发电机的静态稳定

当发电机在某恒定的有功功率进相运行时，由于励磁电流较低，因而其静稳定的功率极限值减小降低的静稳储备系数即静稳能力降低（如图1所示）。保持有功P恒定，逐渐降低励磁电流，直至进相运行至E02，此时励磁电流感应的电势为E02。若增加进相深度，应继续降低励磁电流，此时感应电势E03更低。由于保持P恒定，功率必然由δa升至δb，当励磁电流降至使发电机的运行功角增大而达静稳定的临界稳定点δ=90。若继续降低励磁电流，则失去静稳而失步。由此发电机的进相容量受到限制。

（三）发电厂用电电压降低

发电机厂用电一般取自来自发电机出口。进相运行时,发电机由向系统发出无功变为吸收无功。由于实际系统不可能为无穷大系统,不能维持机端电压为恒定,即运行时发电机机端电压与厂用电电压要降低,厂用系统的电动机运行状态变差：出力下降，滑差增大，电流增大，可能造成电动机和厂变过流。所以一般要控制在额定电压的90％以上。

三、垞城＃5机组试验时采取的技术措施

（一）设备参数

型号QF-135-2

额定容量158824kVA

额定功率135000KW

功率因数0.85（滞后）

额定电压13800V

额定电流6645A

定子线圈绝缘等级F

转子线圈绝缘等级F

定子铁芯绝缘等级F

（二）采取的技术措施

1．进相运行机组的失磁保护压板不许退出，自动励磁调节装置必须投运,手动调节威磁状态下则不允许作为进相运行机组。必须具备低励限制功能,并按要求进行整定,实际校核后投运,无此功能或不投此功能不得进相运行。另外相邻迟相运行机组亦需投入励磁调节装置。

2．进相运行的机组须装设双向无功功率表或(和)双向功率因数表,以便运行人员监视和计量。

3．应装设“功角仪”,以便于运行中对发电机功角进行监视,确保发电机功角有一定的稳定裕度,要求δ<70°。

4．发电机进相运行时,应注意机组厂用电压偏低引起的厂用电动机过电流问题,必要时应对厂用变压器分接头进行调整,使其满足要求。

5．发电机的进相运行必须严格按调度安排进行,当系统发生故障(如联络线因故障断开一回后),应迅速增加发电机励磁,使其转入迟相运行。6．为避免机组进相运行时,同一电厂内部或附近电厂出现的非进相机组抢发无功的现象,削弱进相运行的效果,要求非进相机组高力率运行。

7．发电机进相运行时，运行方式应保证厂用系统的安全运行。

8．当系统发生振荡时，进相运行机组不得干预自动增加无功。当系统及发电机发生振荡或失去同步时，应立即增加进相运行机组的励磁电流。如果再无法拉入同步时应降低有功负荷，使之恢复正常。

9．机组在进相运行期间，监盘人员应严密监视，使其各参数在允许范围内运行。监视发电机静子铁心、绕组的各点温度和机组振动情况以及厂用电系统的电压变化如有超出额定允许值，应立即报告值长。

10．机组进相运行时所带的有功值P和进相吸收无功值Q的关系，应按规定执行。

四、结论

1．试验结果表明,该类型机组在δ<70°范围内进相运行稳定，定子铁芯和端部温升不大,主要问题是解决好进相深度与低励限制和失磁保护的整定配合，6KV厂用电压没有低于95%UN。

2．在发电机进相运行时,为了保证发电机的静态稳定性,发电机必须带自动电压调节器。

3．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,对提高供电质量可起到明显的作用。

4．发电机进相运行是发电机一种非正常运行方式，虽然有明显的受益但运行可靠性下降，虽然有很多成功的经验可以借鉴但各机组实际情况不尽相