影響大容量發(fā)電機(jī)組進(jìn)相深度原因分析

繆春瓊,李含霜,梁鴻飛（廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力工程系,廣西南寧,530317）

影響大容量發(fā)電機(jī)組進(jìn)相深度原因分析

繆春瓊,李含霜,梁鴻飛
（廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力工程系,廣西南寧,530317）

對(duì)大容量發(fā)電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)相試驗(yàn)情況進(jìn)行了總結(jié)，研究了影響發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的因素。并著重分析了影響廣西某660MW機(jī)組進(jìn)相深度的原因。并提出了解決方案，為具有同類問(wèn)題的機(jī)組提供一定的參考。

發(fā)電機(jī)；進(jìn)相試驗(yàn)；限制因素

0 引言

當(dāng)前，隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，區(qū)域型大電網(wǎng)建設(shè)已初見(jiàn)規(guī)模。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來(lái)越強(qiáng) ，不同地區(qū)之間的聯(lián)系越來(lái)越緊密。隨著超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路的投入運(yùn)行，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)功增多，如220kV、330kV和500kV的架空線路，每公里對(duì)地的容性武功分別為130kvar、400kvar和1000-1300kvar。另外為彌補(bǔ)系統(tǒng)高峰負(fù)荷時(shí)的武功不足，電網(wǎng)中還裝設(shè)了一定數(shù)量的電容器，這些都會(huì)導(dǎo)致在線路小負(fù)荷時(shí)，系統(tǒng)過(guò)剩的無(wú)功必然導(dǎo)致電網(wǎng)電壓升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)超過(guò)運(yùn)行電壓允許的規(guī)定值。不僅影響電壓質(zhì)量，還會(huì)使電網(wǎng)損耗增加。為了降低系統(tǒng)電壓，就要求發(fā)電機(jī)能夠進(jìn)相運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行是結(jié)合電力生產(chǎn)需要而采用的切實(shí)可行的運(yùn)行技術(shù)，它可使發(fā)電機(jī)由改變運(yùn)行工況而達(dá)到降壓的目的。僅是利用系統(tǒng)現(xiàn)有設(shè)備增加的一種調(diào)壓手段，便可擴(kuò)大系統(tǒng)電壓的調(diào)節(jié)范圍，具有平滑無(wú)極調(diào)節(jié)電壓的特點(diǎn)。

1 改善電網(wǎng)電壓的措施

目前，改善系統(tǒng)電壓的措施主要有：

(1)投入并聯(lián)電抗器；

(2)增加有載調(diào)壓變壓器的數(shù)量。

(3)加裝調(diào)相機(jī)。

(4)增投自動(dòng)投切裝置。

(5)采取抑制諧波影響的措施等。

這些措施由于成本較高經(jīng)濟(jì)性不是很好。在不額外增加投資的情況下只需改變系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁運(yùn)行工況，使其進(jìn)相運(yùn)行，吸收電網(wǎng)過(guò)剩的無(wú)功功率，同樣可達(dá)到改善電網(wǎng)電壓的目的。

常規(guī)情況下，系統(tǒng)由于感性負(fù)荷較多，一般發(fā)電機(jī)在發(fā)出有功功率同時(shí)，還要發(fā)出感性無(wú)功功率來(lái)滿足要求。此時(shí)發(fā)電機(jī)增加勵(lì)磁電壓和電流，發(fā)電機(jī)功率因數(shù)滯后；

但是在高電壓及超高壓輸電線路中，由于線路的電容效應(yīng)大于負(fù)荷的感性效應(yīng)，所以要求發(fā)電機(jī)發(fā)出容性無(wú)功功率來(lái)滿足要求。此時(shí)發(fā)電機(jī)將降低勵(lì)磁電壓和電流，發(fā)電機(jī)功率因數(shù)超前運(yùn)行，也叫進(jìn)相運(yùn)行。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)各電氣參數(shù)是對(duì)稱的，并且發(fā)電機(jī)仍保持同步轉(zhuǎn)速，因而是屬于發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行方式中功率因數(shù)變動(dòng)時(shí)的一種運(yùn)行工況，只是拓寬了發(fā)電機(jī)通常的運(yùn)行范圍。同樣，在允許的進(jìn)相運(yùn)行限額范圍內(nèi)，只要電網(wǎng)需要是可以長(zhǎng)期運(yùn)行的。

發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，出口電壓較低，廠用電電壓也低。不是所有發(fā)電機(jī)都可以做到的，需要在訂貨時(shí)特殊要求。發(fā)電機(jī)進(jìn)相時(shí)，主要是為了避免在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)系統(tǒng)超負(fù)荷無(wú)功過(guò)剩所導(dǎo)致的系統(tǒng)電壓增強(qiáng)，電網(wǎng)希望發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組能夠進(jìn)相運(yùn)行。但是發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，將使其靜穩(wěn)定性降低，電機(jī)定子端部鐵芯及結(jié)構(gòu)件溫度上升，廠用電壓降低。根據(jù)《發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程》中第47條規(guī)定：“發(fā)電機(jī)能否進(jìn)相運(yùn)行，應(yīng)遵守制造廠的規(guī)定，制造廠無(wú)規(guī)定的應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定”。目前廣西電網(wǎng)要求并網(wǎng)運(yùn)行的大容量發(fā)電機(jī)組都要能夠進(jìn)相運(yùn)行，同時(shí)在進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行前完成進(jìn)相試驗(yàn)，確定機(jī)組的進(jìn)相深度運(yùn)行曲線，為調(diào)度提供運(yùn)行依據(jù)。

2 限制進(jìn)相運(yùn)行的因素

目前上網(wǎng)的調(diào)峰機(jī)組幾乎都具備進(jìn)相運(yùn)行的能力，而且也都通過(guò)試驗(yàn)確定了機(jī)組的進(jìn)相深度運(yùn)行曲線。隨著新建電廠容量的增大，一個(gè)電廠對(duì)電網(wǎng)的影響也增大。如果某個(gè)大型電廠進(jìn)相試驗(yàn)不能成功，將給電網(wǎng)的安全調(diào)度帶來(lái)極大的威脅。

國(guó)內(nèi)外研究表明，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí),主要應(yīng)注意四個(gè)問(wèn)題:一是靜態(tài)穩(wěn)定性降低;二是端部漏磁引起定子端部溫度升高;三是廠用電電壓降低;四是由于機(jī)端電壓降低在輸出功率不變的情況下發(fā)電機(jī)定子電流增加,易造成過(guò)負(fù)荷。

⑴進(jìn)相運(yùn)行時(shí),由于發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行,內(nèi)部電勢(shì)降低,靜態(tài)儲(chǔ)備降低,使靜態(tài)穩(wěn)定性降低。

⑵由于發(fā)電機(jī)的輸出功率P=EdUSinδ/Xd,在進(jìn)相運(yùn)行時(shí)Ed、U均有所降低,在輸出功率P不變的情況下,功角δ增大,同樣降低動(dòng)穩(wěn)定水平。

⑶進(jìn)相運(yùn)行時(shí)由于助磁性的電樞反應(yīng),使發(fā)電機(jī)端部漏磁增加,端部漏磁引起定子端部溫度升高,發(fā)電機(jī)端部漏磁通為定子繞組端部漏磁通和轉(zhuǎn)子端部磁通的合成。進(jìn)相運(yùn)行時(shí),由于兩個(gè)磁場(chǎng)的相位關(guān)系使得合成磁通較非進(jìn)相運(yùn)行時(shí)大,導(dǎo)致定子端部溫度升高。

⑷廠用電電壓的降低:廠用電一般引自發(fā)電機(jī)出口或發(fā)電機(jī)電壓母線,進(jìn)相運(yùn)行時(shí),由于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流降低和無(wú)功潮流倒送引起機(jī)端電壓降低同時(shí)造成廠用電電壓降低。

3 廣西電網(wǎng)某600MW機(jī)組不具備進(jìn)相能力原因分析

3.1 廣西電網(wǎng)某600MW機(jī)組進(jìn)相試驗(yàn)情況介紹

廣西電網(wǎng)某電廠一期設(shè)計(jì)兩臺(tái)660MW機(jī)組，發(fā)電機(jī)端電壓22kV,接線為單元接線。該機(jī)組處于廣西省南寧市的負(fù)荷中心區(qū)域，為發(fā)揮其調(diào)整電網(wǎng)電壓的功能，在2011年11月對(duì)#1機(jī)組進(jìn)行了第一次進(jìn)相試驗(yàn)，考察其進(jìn)相能力、限制因素及對(duì)地區(qū)電網(wǎng)的調(diào)壓作用。

發(fā)電機(jī)參數(shù)表：

3.2 試驗(yàn)情況介紹

在#1機(jī)組做進(jìn)相試驗(yàn)時(shí)，#2機(jī)組還未投產(chǎn)。#1機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)無(wú)功為正值，基本維持在130MVAR運(yùn)行。#1機(jī)組進(jìn)相試驗(yàn)第一個(gè)點(diǎn)選取在有功660MW，廠用電由#1機(jī)組廠高變帶。無(wú)功從130MVAR往下減，當(dāng)#1機(jī)組無(wú)功減至正的6MVAR時(shí)發(fā)現(xiàn)：機(jī)組本體、各輔機(jī)均能正常工作，無(wú)振動(dòng)、過(guò)流、跳閘現(xiàn)象發(fā)生，電網(wǎng)電壓維持正常運(yùn)行水平。但380V廠用電公用段電壓已低至360V，進(jìn)相試驗(yàn)被迫中止。在第一個(gè)點(diǎn)失敗后，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員又選取了幾個(gè)不同的有功功率點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)仍然由于380V廠用公用段電壓太低超過(guò)規(guī)定值而被迫中止。機(jī)組仍然無(wú)法從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率。

3.3 機(jī)組無(wú)法進(jìn)相原因分析

影響機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行的原因很多，但主要有以下三個(gè)方面：

表1 發(fā)電機(jī)參數(shù)

表2 試驗(yàn)記錄

一是電網(wǎng)無(wú)功儲(chǔ)備不足。此種情況可以申請(qǐng)電網(wǎng)公司在做進(jìn)相試驗(yàn)要求其它網(wǎng)上機(jī)組給進(jìn)相機(jī)組輸送無(wú)功功率。

二是廠用電電壓降低超過(guò)允許值。此種方案可以通過(guò)切換廠用電的方式進(jìn)行。在做進(jìn)相試驗(yàn)是將廠用電源切換為備用電源供電。此種方案只是考驗(yàn)了機(jī)組的進(jìn)相能力。無(wú)法檢驗(yàn)正常運(yùn)行時(shí)機(jī)組的實(shí)際帶負(fù)無(wú)功的能力。

三是機(jī)組主變壓器和廠用變壓器分接頭調(diào)整得不合適。此種情況可以通過(guò)改變主變壓器和廠用變壓器的分接頭來(lái)完成。

為了保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員與電網(wǎng)相關(guān)人員的協(xié)商，提出另外兩套試驗(yàn)方案。

方案一：將廠用電切換到備用電源供電，保證380V廠用電壓不降低。但此種方案即便取得成功也只是驗(yàn)證了機(jī)組具備進(jìn)相能力。機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)廠用電電源都是由廠高變帶。不會(huì)切換為備用電源帶。那么機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)仍然對(duì)電網(wǎng)電壓無(wú)法用機(jī)組進(jìn)相的方法來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

方案二：待#2機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電后再做#1機(jī)組的進(jìn)相試驗(yàn)。此種情況當(dāng)#1機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行時(shí)由#2機(jī)組提供所需的無(wú)功功率。

綜合考慮以上兩個(gè)方案，現(xiàn)場(chǎng)選取了第二個(gè)方案。

2012年12月18日，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員對(duì)#1機(jī)組進(jìn)行第二次進(jìn)相試驗(yàn)。此時(shí)#2機(jī)組已經(jīng)并網(wǎng)發(fā)電，#2機(jī)組所帶有功為550MW，無(wú)功80MVAR。當(dāng)#1機(jī)組吸收無(wú)功功率時(shí)，#2機(jī)組發(fā)出相應(yīng)的無(wú)功功率。經(jīng)試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

4 結(jié)論

以上試驗(yàn)結(jié)果表明，該類型機(jī)組在功角小于70度時(shí)進(jìn)相運(yùn)行穩(wěn)定，定子鐵芯和端部溫升不大、廠用電電壓維持在安全范圍以內(nèi)，發(fā)電機(jī)各參數(shù)正常。采用發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行可有效改善電網(wǎng)無(wú)功潮流分布、調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，對(duì)提高供電質(zhì)量起到明顯的作用。但在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的過(guò)程中，由于種種原因會(huì)使發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)無(wú)法成功，這就需要我們具體情況具體分析，從而找到解決問(wèn)題的辦法。

[1] 羅鈺鈴．電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)[M]．北京：人民郵電版社 ，2005：1．2．

[2] 張文輝．300MW汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn) 浙江水利水電?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2006：4，1．

[3] 黃純?nèi)A．大型同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行[M]．北京：水利電力出版社 ，1992．

[4] 劉平等．四川電網(wǎng)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)研究.中國(guó)電力 ，2005，10.

圖5

改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)是：

1)螺距指示桿連接滑動(dòng)變阻器作為槳葉角度反饋電位器的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。中間簡(jiǎn)化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，消除了如傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定螺栓斷裂等機(jī)械隱患的影響。

2)改進(jìn)方案一簡(jiǎn)單易操作，能在第一時(shí)間內(nèi)查看螺距狀態(tài)，采取相應(yīng)措施，降低螺距失效引發(fā)的不良后果。

3)改進(jìn)方案二設(shè)備合理，通過(guò)加裝一個(gè)電壓信號(hào)檢測(cè)和比對(duì)的控制電路，加裝一套與原系統(tǒng)互為備用的螺距控制系統(tǒng)，消除了原系統(tǒng)中螺距反饋失效后螺距失控的現(xiàn)象，為船舶安全提供有力的保障。

4）PLC可編程控制器有發(fā)出報(bào)警信號(hào)報(bào)警的功能，可以使我們?cè)诠收隙ㄎ缓徒鉀Q過(guò)程上更加迅速準(zhǔn)確。

6 結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)代船舶日新月異的發(fā)展中，可調(diào)距在應(yīng)用中越來(lái)越普及。它比定距槳結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，智能性更高。對(duì)我們的要求也更高，我們要了解掌握CPP調(diào)距槳的構(gòu)造和原理。不斷的摸索改進(jìn)它的方法，使它CPP調(diào)距槳的性能越來(lái)越好，越來(lái)越完美。

參考文獻(xiàn)

MANUALMAIN PROPULSION CPP使用說(shuō)明書(shū).瓦錫蘭,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

繆春瓊（1976-），女，高級(jí)工程師，廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)教學(xué)工作。

項(xiàng)目名稱：南寧發(fā)電公司兩臺(tái)66Omw機(jī)組進(jìn)相試驗(yàn)。項(xiàng)目編號(hào)：YB112