基于功率功率和电力负荷的混流式发电机组进相运行试验

基于功率功率和电力负荷的混流式发电机组进相运行试验

1水轮发电机组试验结果分析万家寨水库位于河流支流托克托至龙口段。该枢纽的主要任务是将供水集团、防洪、凌水和系统峰值的转移。该电厂配备了6台180mw垂直混流式发电装置。1#～3#机组上内蒙古西部电网,4#～6#机上山西电网,本次试验以山西侧6#机为例。万家寨水电站位于山西省的忻朔电网之中,处于山西电网的西端,目前,电网负荷变化比较大,大负荷时,电压较低,无功缺乏;小负荷时,电压偏高,无功过剩,直接影响到发电厂、变电站和用户电气设备的安全稳定运行,影响电能质量指标。利用发电机组进相运行来吸收系统的过剩无功,使系统电压能够维持在规定范围之内是调整地区电网电压水平的一种优选方案。2发电机转子温度机组进相运行试验时为保证机组和系统的安全稳定运行,要求如下:220kV母线电压不低于213kV;发电机定子电流不得超过额定电流的1.1倍;厂用电电压应保持在额定值的90%以上;定子端部结构件温度按120℃限制。试验过程中万一发生发电机滑极,应立即迅速恢复励磁,把发电机拉回同步状态,若无法拉回同步,则降低有功出力,直至拉回同步,再逐步恢复有功。3万家寨水库和主变参数3.1u3000添加量型号SF180-60/12800额定频率250Hz功率因数0.90视在功率200MW额定转速100n/min有功功率180MW额定电压15.75kV额定电流7331A额定转子电流1588A额定励磁电压318V相数三相直轴同步电抗1.1499交轴同步电抗0.7314制造厂哈尔滨电机厂3.2短路负载测试型号SSP10-225000/220接线组别Yn/d11额定容量225000kVA额定电压242/15.75kV短路阻抗14.35%相数三相空载损耗131.6kW频率50Hz空载电流0.15%短路损耗497.22kW4试验项目和试验数据4.1无功负荷进相试验6#发电机在手动励磁方式下分别选择180、144、90MW3种有功负荷方式,进行进相运行试验。在试验中本机的失磁保护投信号。6#机在某一有功负荷下维持不变,逐步降低励磁,使无功出力下降,在Q=50MVAR时,开始记录初始运行参数,并记录无功下降过程中各点的机组工况,进相达到试验限制条件。试验中,设专人严格监视机组表盘的变化情况,以防超出机组的稳定极限和额定参数,相邻机组正常运行,不受限制。此项试验的目的是为了考核试验机组的静态稳定性,以及定子电流、定子电压等其它参数的变化规律和安全运行范围。以确定各种负荷水平下的进相运行深度和安全区域。测量参数见表1。4.2试验系统运行情况试验中6#机在自动励磁条件下,机组的有功出力分别在180、1440、90MW的运行方式下,选择无功出力为+50、0、-30、-50MVAR4个运行点,测取各个参数,同时观察原平、方城、万家寨等220kV变电站母线电压的变化情况。此试验过程中相邻机组有功出力为80MW,无功出力为70MW,保持不变,以准确测定不同进相运行方式下,系统电压的变化规律,从而确定试验机组进行进相运行对系统的调压效果,为今后利用该机组进相运行提供可靠的试验依据。测量参数见表2。4.3发电机转子温度试验在试验中,利用6#发电机组内部测温元件在试验机组有功出力分别为180、144、90MW3种方式下,分别记录发电机定子线圈温度、定子紧固螺杆温度、发电机定子端部指压板温度、发电机定子端部斜坡温度、发电机定子端部压指温度等。测量参数见表3。4.4临时低励限制测定根据上述试验结果及现阶段万家寨地区的电压水平,试验期间给144MW有功方式进相无功-30MVAR,90MW有功方式进相无功-50MVAR的临时低励限制定值。经试验验证当无功进相到临时定值时,低励限制动作。5无功出力与进相运行试验本次试验在一次试验过程中交叉进行,结果分析如下:表1为180、144、90MW有功出力下进相运行静稳定性试验数据。考虑到系统实际运行情况及系统稳定的要求,此次试验均未做到失步。由以上试验数据可知:在进相试验所测试的各个电气量中,6#发电机定子电压下降明显,有功负荷180MW时电压下降到13914V,为额定电压的88%;有功负荷144MW时定子电压下降到13653V,为额定电压的87%;有功负荷90MW时定子电压下降到13658V,为额定电压的87%。负荷超过试验限定值,最先达到进相运行限制条件;表2列出了有功出力分别为90、144、180MW下的进相运行调压效果试验数据。由试验得知,万家寨6#机组进相运行时的调压效果与该机组无功出力的大小有关,有功负荷为90MW时,无功出力每调整10MVAR大约可使原平220kV母线电压变化0.3kV,最大变化量为额定电压230kV的1.3%;可使保德220kV母线电压变化0.31kV,最大变化量为额定电压230kV的1.3%;可使方城220kV母线电压变化0.6kV,最大变化量为额定电压230kV的2.6%;可使万家寨220kV母线电压变化0.86kV,最大变化量为额定电压230kV的3.7%。可见调整万家寨发电机无功出力,忻朔地区各变电站220kV母线电压均有不同程度的变化,万家寨发电机进相运行对忻朔电网具有一定的调压效果;表3给出了6#机在90、144、180MW3种有功方式下的温升试验结果。从结果中可以看出,在此3种有功方式下,测点温度最高达65℃。根据以往国内其他机组的试验结果及发电机厂家资料,均认为温升不是机组进相运行的主要限制因素。发电机采取进相运行方式,主要解决电网局部无功过剩,电压偏高问题。而本次试验由于系统条件限制,发电机开始进相运行时,万家寨220kV母线电压为230kV(额定电压242kV),主变分接头在4档,变比239.95/15.75kV,因此正常运行期间机端电压就低于额定电压,不是进相运行的条件,本次试验主要是考核了机组的进相能力。当系统需要该机组进相运行时,220kV母线电压会较高,机端电压将不是限制条件。试验期间发电机失磁保护未发动作信号,不会限制机组的进相深度。综合考虑各种因素,在保证发电机安全运行的前提下,确定了6#发电机组低励限制值(见表4)。6网电压水平的测试万家寨水电站发电机组在母线电压较高时