水電站發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行技術(shù)措施思考

摘 ? ?要：發(fā)電機(jī)正常運行時，向系統(tǒng)提供有功的同時還提供無功，定子電流滯后于端電壓一個角度，此種狀態(tài)即遲相運行。當(dāng)逐漸減少勵磁電流使發(fā)電機(jī)從向系統(tǒng)提供無功而變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無功，定子電流從滯后而變?yōu)槌鞍l(fā)電機(jī)端電壓一個角度，此種狀態(tài)即為發(fā)電機(jī)的進(jìn)相運行工況。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行時各電氣參數(shù)是對稱的，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)正常運行方式中功率因數(shù)變動時的一種運行工況。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī);進(jìn)相;思考

1 ?發(fā)電機(jī)組失磁進(jìn)相運行的危害

發(fā)電機(jī)失磁后機(jī)端定子電壓會顯著降低，系統(tǒng)電壓也會降低，系統(tǒng)內(nèi)用電設(shè)備電流增加表現(xiàn)有下面幾種情況。

1.1 ?定子電流增大

發(fā)電機(jī)組失磁異步進(jìn)相運行時，機(jī)組要從系統(tǒng)吸取較大的無功，定子電流會明顯增大;又因為電壓的降低，在機(jī)組輸出有功一定的情況下，定子電流也要大一些，會導(dǎo)致定子溫升比正常時較高，考驗機(jī)組絕緣耐熱水平。

1.2 ?轉(zhuǎn)子過熱和振動

發(fā)電機(jī)失磁異步進(jìn)相運行時，定子還有負(fù)序磁場，負(fù)序磁場對轉(zhuǎn)子有雙倍同步轉(zhuǎn)速的相對運動，因此在轉(zhuǎn)子繞組以及轉(zhuǎn)子本體中則會感應(yīng)出兩倍額定頻率（100Hz）的電流，這樣會加劇轉(zhuǎn)子過熱水平。這些電流不僅流過轉(zhuǎn)子的本體，還流過護(hù)環(huán)、槽契與齒以及套箍的許多接觸面，這些地方電阻高，發(fā)熱尤為嚴(yán)重，可能產(chǎn)生局部過熱，破壞轉(zhuǎn)子部件的機(jī)械強度和繞組絕緣。因此，兩倍頻率電流引起轉(zhuǎn)子的發(fā)熱對水電站發(fā)電機(jī)特別危險大。

1.3 ?發(fā)電機(jī)失磁進(jìn)相運行對系統(tǒng)電壓的影響

發(fā)電機(jī)失磁后要從系統(tǒng)吸取無功功率，主要由兩部分組成：一部分是提供電機(jī)所需的勵磁無功;另一部分是定、轉(zhuǎn)子漏抗中消耗的無功。如果失磁機(jī)組的單機(jī)容量較大，系統(tǒng)容量較小，系統(tǒng)電壓將會顯著下降，使電力系統(tǒng)各部分之間失步，伴隨著異步振蕩，系統(tǒng)內(nèi)將甩掉大量負(fù)荷，甚至造成整個系統(tǒng)崩潰瓦解。

1.4 ?對其他用電設(shè)備的影響

一旦電網(wǎng)電壓降低，會導(dǎo)致機(jī)組附近網(wǎng)內(nèi)用電設(shè)備低壓跳閘，如交流接觸器低壓瞬時釋放跳閘、變頻設(shè)備低壓保護(hù)跳閘等，會對正常用電造成影響。

2 ?發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行處理

維持系統(tǒng)電壓正常，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，網(wǎng)上電壓低時，禁止進(jìn)相運行。進(jìn)相運行時，維持發(fā)電機(jī)出口電壓在±5%Un范圍內(nèi)，防止發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)極限降低，保證發(fā)電機(jī)冷卻水溫、水壓、流量在額定參數(shù)范圍內(nèi)， 監(jiān)視定子溫升不超規(guī)定，尤其是定子端部溫度不超過120℃。 發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行期間，各部分溫度、溫升超過運行限額，手動增加無功負(fù)荷。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行期間，發(fā)電機(jī)定子電壓、定子電流不能超過運行限額，否則聯(lián)系調(diào)度減少有功，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行中，應(yīng)按調(diào)度給定進(jìn)相深度目標(biāo)微量細(xì)調(diào)平穩(wěn)操作，接近給定深度時，操作要平穩(wěn)微調(diào)，并嚴(yán)密監(jiān)視發(fā)電機(jī)無功變化和6kV廠用母線電壓，在發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行期間，出現(xiàn)失步振蕩現(xiàn)象時，應(yīng)立即增加勵磁電流直至遲相運行，必要時減小有功負(fù)荷，仍不能拉入同步時，按照值長命令解列機(jī)組。在調(diào)整進(jìn)相深度過程中，應(yīng)注意相鄰機(jī)組的無功負(fù)荷，力求合理分配。如果按調(diào)度給定進(jìn)相深度目標(biāo)調(diào)整到主變高壓側(cè)電壓仍高于調(diào)度給定的電壓曲線，應(yīng)立即匯報調(diào)度，并按調(diào)令執(zhí)行。當(dāng)無功負(fù)荷調(diào)至給定進(jìn)相深度時，運行人員應(yīng)認(rèn)真監(jiān)盤，精心調(diào)整操作盡力保持運行工況穩(wěn)定，不得超過發(fā)電機(jī)的出力曲線及V形曲線的限額，謹(jǐn)防有功負(fù)荷大幅度變化，導(dǎo)致無功進(jìn)相深度變化使發(fā)電機(jī)功角增大，超過靜穩(wěn)極限失步振蕩，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行中，每小時記錄一次發(fā)電機(jī)各部溫度，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行如果無功負(fù)荷、端部溫度、6kV廠用工作母線電壓達(dá)到限制條件時，應(yīng)立即增加勵磁電流至遲相穩(wěn)定運行，使各限制條件均在允許范圍內(nèi)運行。

3 ?發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行注意事項

發(fā)電機(jī)的進(jìn)相運行必須嚴(yán)格按照調(diào)度命令進(jìn)行，應(yīng)按規(guī)定調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)進(jìn)相深度，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行時，發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)運行在自動方式，發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器低勵限制器及發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)投運正常，勵磁系統(tǒng)無任何缺陷及異常，在增減發(fā)電機(jī)勵磁時，速度要緩慢，切忌快速大幅度調(diào)節(jié)，進(jìn)相運行的限制值控制在規(guī)定范圍之內(nèi)，且始終保持小于低勵限制動作值。在降低發(fā)電機(jī)勵磁時，若低勵限制器動作，應(yīng)立即停止降低發(fā)電機(jī)勵磁，適當(dāng)增加發(fā)電機(jī)勵磁直至告警消失。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行時，監(jiān)盤人員應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視，使其各參數(shù)在允許范圍內(nèi)運行，要認(rèn)真監(jiān)視發(fā)電機(jī)進(jìn)、出口風(fēng)溫，嚴(yán)密監(jiān)視發(fā)電機(jī)定子鐵芯的溫度，防止發(fā)電機(jī)過熱的發(fā)生。要保證發(fā)電機(jī)定子鐵芯、齒部、壓指、大小壓圈溫度小于110℃，發(fā)電機(jī)定子電壓大于19.8kV，應(yīng)保持發(fā)電機(jī)定子電流不大于1.05倍額定電流，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行時，發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)和失步保護(hù)必須投入運行，要注意監(jiān)視發(fā)電機(jī)的靜穩(wěn)定情況和機(jī)組振動情況，注意發(fā)電機(jī)各表計指示正常無擺動，防止發(fā)電機(jī)失步發(fā)生，若發(fā)生發(fā)電機(jī)失磁則按照電氣運行規(guī)程中發(fā)電機(jī)失磁事故處理，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行時，應(yīng)注意機(jī)組廠用電壓（6kV廠用母線電壓大于5.67kV;380V母線電壓大于361V;500kV母線電壓不小于525kV，發(fā)電機(jī)功角不大于70°）。必須注意廠用母線電壓偏低引起的廠用電動機(jī)過電流問題，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視廠用電動機(jī)各部溫度不超過允許值，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，應(yīng)迅速增加發(fā)電機(jī)勵磁，使其轉(zhuǎn)入遲相運行，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，進(jìn)相運行機(jī)組不得干預(yù)自動增加無功，當(dāng)系統(tǒng)及發(fā)電機(jī)發(fā)生振蕩或失去同步時，應(yīng)立即增加進(jìn)相運行機(jī)組的勵磁電流，若因網(wǎng)上出現(xiàn)跳機(jī)等原因引起網(wǎng)上無功大幅度波動，不應(yīng)干涉發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器動作，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行時，如發(fā)現(xiàn)其它運行機(jī)組有功、無功有明顯的擺動現(xiàn)象時應(yīng)即刻增加該發(fā)電機(jī)勵磁電流，恢復(fù)發(fā)電機(jī)遲相運行。

4 ?防止發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行技術(shù)措施

發(fā)電機(jī)正常運行時，向系統(tǒng)提供有功的同時還提供無功，定子電流滯后于端電壓一個角度，此種狀態(tài)即遲相運行，當(dāng)逐漸減少勵磁電流使發(fā)電機(jī)從向系統(tǒng)提供無功而變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無功，定子電流從滯后而變?yōu)槌鞍l(fā)電機(jī)端電壓一個角度，此種狀態(tài)即進(jìn)相運行，同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行時較遲相運行狀態(tài)勵磁電流大幅度減少，發(fā)電機(jī)電勢Eq亦相應(yīng)降低，從P-功角關(guān)系看，在有功不變的情況下，功角必將相應(yīng)增大，比值整步功亦相應(yīng)降低，發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定性下降，其穩(wěn)定極限與發(fā)電機(jī)短路比，外接電抗，自動勵磁調(diào)節(jié)器性能及其是否投運等有關(guān)。

進(jìn)相運行時發(fā)電機(jī)定子端部漏磁較遲相運行時增大，特別是大型發(fā)電機(jī)線負(fù)荷高，正常運行時端部漏磁比較大，端部鐵芯壓指連接片溫升高，進(jìn)相運行時因為漏磁增大，溫升加劇，進(jìn)相運行時發(fā)電機(jī)端部電壓降低，廠用電電壓也相應(yīng)降低，如果超出10%，將影響廠用電運行，因此，同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行要通過試驗確定進(jìn)相運行深度，即在供給一定有功狀態(tài)下，吸收多少無功才能保持系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定，各部件溫升不超限，并能滿足電壓的要求。

5 ?結(jié)語

失磁進(jìn)相運行會影響發(fā)電機(jī)自身設(shè)備穩(wěn)定運行，引發(fā)系統(tǒng)電壓波動及造成部分網(wǎng)內(nèi)設(shè)備低壓保護(hù)動作跳閘，通過加強監(jiān)視管理，采取部分報警措施，一旦發(fā)生機(jī)組失磁進(jìn)相運行情況，立即采取降負(fù)荷或手動增磁的手段提高機(jī)組無功出力，減少對系統(tǒng)和廠用電壓的影響。因此，需要水電站機(jī)組運行人員密切關(guān)注機(jī)組無功出力，避免機(jī)組長期失磁進(jìn)相運行。

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作者簡介：

沈騫（1982—）性別：男，民族：漢，助理工程師。