吳華斌

摘 要：發(fā)電機從電力系統(tǒng)中吸收無功率，向系統(tǒng)輸送有功功率，即功率因素超前就是發(fā)電機的進相運行。發(fā)電機進相運行是結(jié)合電力生產(chǎn)需要而采用的切實可行的運行技術(shù)，它可使發(fā)電機由改變運行工況而達到降壓的目的。經(jīng)實驗得出，發(fā)電機在額定有功下進相0.95時能安全可靠運行。當電力系統(tǒng)在電壓偏高時，安排適當?shù)臋C組進相運行，可以為電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行起積極的作用。根據(jù)發(fā)電機進相運行的特性和限制因素，對發(fā)電機組進相運行要嚴格按照有關(guān)要求進行。

關(guān)健詞：發(fā)電機 進相 特性 操作

中圖分類號：TM31 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（a）-0018-02

蘭溪橋水電站位于慶元縣縣城上游，座落在閩江水系槎溪支流松源溪上。大壩距慶元縣城7km，壩址以上集水面積235 km2，總庫容1617萬m3。電站原裝機3×1250+1600 kW，設(shè)計年發(fā)電量1600萬kW·h，1984年投產(chǎn)發(fā)電。電站報廢重建工程從2008年開始歷時三年多時間，對水輪發(fā)電機組進行增容改造，更換調(diào)速器、勵磁裝置，主要電氣設(shè)備更新，建設(shè)計算機監(jiān)控系統(tǒng)等。電站重建后裝機為4×1600 kW，設(shè)計年發(fā)電量1696萬kW·h。

根據(jù)慶元縣電力調(diào)度中心對系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)的要求，已經(jīng)對該電站四臺發(fā)電機實施了進相試驗，確定了機組進相運行能力。在系統(tǒng)電壓偏高時，安排機組進相運行，為電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行起積極作用。

水輪發(fā)電機正常運行時，向系統(tǒng)提供有功功率的同時還提供無功功率，定子電流滯后于發(fā)電機端電壓一個角度，此種狀態(tài)即遲相運行，當逐漸減少勵磁電流使發(fā)電機從向系統(tǒng)提供無功功率轉(zhuǎn)變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無功功率時，定子電流從滯后而變?yōu)槌鞍l(fā)電機端電壓一個角度，此狀態(tài)即進相運行。

1 發(fā)電機進相運行特性

當系統(tǒng)供給的感性無功功率多于需要時，將引起系統(tǒng)電壓升高，要求發(fā)電機少發(fā)無功甚至吸收無功，此時發(fā)電機可以由遲相運行轉(zhuǎn)變?yōu)檫M相運行。

發(fā)電機正常運行時，流經(jīng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組的勵磁電流IL，在發(fā)電機內(nèi)建立磁場，使定子繞組產(chǎn)生空載電動勢Eq，改變勵磁電流IL的大小，可使Eq產(chǎn)生相應(yīng)變化，若忽略磁場飽和，則Eq和IL是成正比的關(guān)系。

同步發(fā)電機進相運行時較遲相運行狀態(tài)勵磁電流大幅度減少，因發(fā)電機電勢Eq和發(fā)電機勵磁電流IL是成正比的關(guān)系，IL降低，Eq亦相應(yīng)降低。同步發(fā)電機的運行特性與它的空載電勢Eq的大小有關(guān)，由發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)運行等值電路向量圖可知Eq=UG+jⅠGXd；簡化向量圖可得，EqCOS&= UG+ⅠQXd；其中UG和ⅠG分別為發(fā)電機定子電壓和定子電流；Xd為發(fā)電機直流電抗；&為Eq和UG之間的夾角，也稱為發(fā)電機的功角；ⅠQ為定子電流的無功分量；因此改變勵磁電流就會影響同步發(fā)電機在電力系統(tǒng)中的運行特性。從功角關(guān)系看，為分析方便，假設(shè)發(fā)電機是與無窮大電力系統(tǒng)并聯(lián)運行，即發(fā)電機端電壓不隨負荷的變化而變化，是一個恒定值；同時假設(shè)發(fā)電機定子電阻為零，并忽略凸極效應(yīng)；由于發(fā)電機發(fā)出的有功功率只與調(diào)速器開度有關(guān)，與勵磁電流的大小無關(guān)；因此發(fā)電機發(fā)出的有功功率PG為常數(shù)；則可以得出公式PG=（EqUG/Xd）Sin&=常數(shù)；在有功不變的情況下，減少勵磁電流，Eq亦相應(yīng)降低，UG保持不變，功角必將相應(yīng)增大，發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定性下降。其穩(wěn)定極限與發(fā)電機短路比、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)。

進相運行時發(fā)電機定子端部漏磁較遲相運行時增大，因為漏磁增大，會引起定子鐵芯端部溫升加劇，進相運行時發(fā)電機端部電壓降低，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)電機進相運行要通過試驗確定進相運行深度，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。

從在發(fā)電機的特性和實際運行經(jīng)驗中可得出，同步發(fā)電機進相運行限制的因素有三個：

⑴水輪發(fā)電機功角應(yīng)控制在60度以下（系統(tǒng)穩(wěn)定的限制）：根據(jù)一些電站的機組進相試驗數(shù)據(jù)來看，發(fā)電機滿負荷進相0.95時，發(fā)電機功角都小于45度（如左溪電站為28.8度，大巖坑電站為41.8度）。

⑵發(fā)電機各部位溫度不應(yīng)高于120℃。

⑶發(fā)電機機端電壓不應(yīng)低于90%額定電壓。

2 進相操作及注意事項

發(fā)電機在制造廠設(shè)計制造時已考慮發(fā)電機額定有功下進相0.95時可以安全可靠運行。同時該站四臺發(fā)電機已經(jīng)過相關(guān)的進相試驗，在額定有功功率1600KW時，無功進相450Kvar，即cosΦ=0.96，發(fā)電機各部溫度未超過限值。故該站發(fā)電機是可以在功率因素0.96進相運行。在具體進相操作時，除了以上三個運行限制的因素外，還需注意以下事項：

⑴在接到需要機組無功進相運行的命令時，如機組已在運行中，先在監(jiān)控系統(tǒng)中把無功給定取消。

⑵修改勵磁系統(tǒng)的低勵限制數(shù)值，以滿足進相運行的要求（注意失磁保護不得退出運行）。

⑶需要進相運行時先帶有功目標值再調(diào)節(jié)無功目標值，勵磁系統(tǒng)采用手動運行方式，由遲相調(diào)至進相過程不宜過快，應(yīng)緩慢調(diào)節(jié)，尤其在接近無功目標值時更應(yīng)細調(diào)。機旁屏勵磁調(diào)節(jié)柜必須有人監(jiān)視進相運行機組工況。

⑷一臺機已在進相運行時需要另一機組并網(wǎng)運行時，要將進相運行的機組調(diào)至遲相，避免發(fā)電機并網(wǎng)時對進相運行的發(fā)電機造成較大的沖擊。

⑸發(fā)電機進相運行時，盡量避免進行大幅度調(diào)節(jié)有功功率，如需要操作，先將進相運行的機組無功調(diào)至遲相，不可以在進相無功不變的情況下，直接調(diào)節(jié)有功改變工況，避免對進相運行的發(fā)電機造成較大的沖擊操作。

⑹進相時注意廠用電電壓并加強巡視，避免出現(xiàn)由廠用電壓低引起的電機過熱等影響機組正常運行的情況。

⑺進相運行時有功不要超發(fā)，注意監(jiān)視定子電流不能超過額定值。

3 結(jié)語

該電站發(fā)電機已具備進相運行條件，在電力調(diào)度根據(jù)電網(wǎng)需要命令該電站發(fā)電機組進相運行時，運行人員在根據(jù)進相運行的有關(guān)操作要求進行操作，可保證發(fā)電機組運行正常。

參考文獻

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