陳東 匡一雷

摘 要：目前我國正處于大電網(wǎng)和大機組的發(fā)展時期，在假期和凌晨的用電需求量相對來說少一些，此時就會導(dǎo)致電力系統(tǒng)中的感性無功過剩，從而使得電網(wǎng)的整體電壓偏高，電壓偏高不僅會降低電網(wǎng)中輸送電能的質(zhì)量而且會給各用電負荷的運行帶來較大的安全隱患。為了解決上述問題，發(fā)電機進相運行由于其方便靈活以及經(jīng)濟的特點引起了人們的重視，本文主要研究了發(fā)電機進相運行的限制因素和調(diào)壓效果。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機進相運行；限制因素；調(diào)壓效果；PSASP仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.169

0 引言

目前我國正處于大電網(wǎng)和大機組的發(fā)展時期，輸電線路的電壓等級越來越高，輸電線路的輸送距離越來越長，在城市配電網(wǎng)絡(luò)中電纜線路由于其優(yōu)越性得到了越來越多的使用，上述因素使得電力網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生越來越多的無功功率。然而，假期和凌晨的用電需求量相對來說少一些，此時就會導(dǎo)致電力系統(tǒng)中的感性無功過剩，從而使得電網(wǎng)的整體電壓偏高，電壓偏高不僅會降低電網(wǎng)中輸送電能的質(zhì)量而且會給各用電負荷的運行帶來較大的安全隱患。為了解決上述問題，發(fā)電機進相運行由于其方便靈活以及經(jīng)濟的特點引起了人們的重視，通過發(fā)電機進相運行來調(diào)整系統(tǒng)的電壓得到了越來越多的研究。本文主要通過仿真計算對發(fā)電機進相運行的限制因素和調(diào)壓效果進行了分析。

1 進相深度限制因素

影響發(fā)電機進相運行深度的限制因素有很多，主要有以下幾點：

（1）端部發(fā)熱。在發(fā)電機運行過程中，有很大的端部漏磁流過定子端部的鐵芯以及轉(zhuǎn)子護環(huán)等部件。由于轉(zhuǎn)子端部的漏磁相對于定子來說是運行著的，因此在定子端部就會感應(yīng)出相應(yīng)的渦流，從而導(dǎo)致發(fā)電機端部產(chǎn)生磁滯損耗發(fā)熱。

（2）功角靜穩(wěn)。當(dāng)發(fā)電機進相運行時，隨著If的持續(xù)減小，將使δ增大，逐步逼近發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定極限，若繼續(xù)減小If，則發(fā)電機將面臨失穩(wěn)危險。

（3）機端電壓。發(fā)電機進相運行時，對于靜穩(wěn)極限和進相深度影響最大的是機端電壓變化，因為實際系統(tǒng)不可能為無窮大系統(tǒng)，無法維持機端電壓恒定的緣故。

（4）其他限制因素還包括廠用電電壓、升壓變高壓側(cè)電壓、系統(tǒng)母線電壓等各級電壓。進相運行能夠降低電壓，但是電壓不能無條件的下降，必須在系統(tǒng)規(guī)定的范圍內(nèi)，否則就會引起系統(tǒng)的崩潰。

2 進相運行仿真計算

本次仿真計算采用PSASP6.282版計算程序，本次仿真以某火電廠#5發(fā)電機為對象，以華北華中聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進行不同有功出力下的仿真計算。有功出力分別選擇640MW、512MW、384MW、320MW。仿真過程中注意以下限制條件：發(fā)電機出口電壓不低于19kV（0.95UN）；電廠的6kV廠用電母線電壓不低于5.7kV（0.95UN）；各母線電壓維持在調(diào)度要求的范圍內(nèi)；按功角δ=90°為靜穩(wěn)極限，考慮應(yīng)留有足夠的靜穩(wěn)儲備，進相運行時發(fā)電機的功角不大于70度。

通過仿真計算分析得出如表1結(jié)果。

注：表中1“是”為滿足要求，“否”為不滿足要求。

3 進相運行仿真分析

按照系統(tǒng)電壓、發(fā)電機功角、靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、失磁計算等條件進行驗證，得到某火電廠#5機進相深度限制值，如表2所示。

根據(jù)表1可知，發(fā)電機在有功640MW、無功-60Mvar，有功512MW、-102Mvar，有功384MW、無功-142Mvar，有功320MW、無功-163Mvar時，某火電廠#5機的功角分別為70°、70°、69.9°、70°，都已經(jīng)達到或者接近規(guī)定的上限70°，不能再進相更深，因此功角是本次發(fā)電機進相試驗的限制因素。當(dāng)發(fā)電機有功出力為320MW時，發(fā)電機能夠進相最深，為-163Mvar，此時發(fā)電機的機端電壓降到最低為19.43kV，升壓變高壓側(cè)電壓為528.81kV，廠用電電壓為5.78kV，某500kV母線電壓為531.01kV，均滿足要求，因此機端電壓、廠用電電壓、升壓變高壓側(cè)電壓、系統(tǒng)母線電壓均不是本次發(fā)電機進相試驗的限制因素。由此可知，發(fā)電機的功角是影響發(fā)電機進相運行深度的唯一因素。

發(fā)電機在有功出力為640MW時進相運行的調(diào)壓效果如圖1所示。有功出力為512MW、384MW、320MW時調(diào)壓效果與圖1表現(xiàn)出的特性相同。

由圖1可知，當(dāng)發(fā)電機進行進相運行時，系統(tǒng)各母線電壓會降低，進相深度越大，電壓下降的越多，其中廠用電電壓和機端電壓的下降幅度比升壓變高壓側(cè)電壓、某500kV母線電壓和木蘭220kV母線電壓的下降幅度大很多，以有功出力為320MW為例，廠用電電壓和機端電壓下降百分比達到4%左右，而升壓變高壓側(cè)電壓、木蘭500kV母線電壓和木蘭220kV母線電壓下降百分比只有1%左右，這是由于廠用電母線和機端母線離正在進行進相運行的發(fā)電機較近，受到的影響更大。另外，由圖1可得，當(dāng)發(fā)電機的有功輸出逐步降低的時候，各母線電壓的下降幅度會逐步增大?？梢?，發(fā)電機進相運行對系統(tǒng)電壓的調(diào)節(jié)效果是令人滿意的。

4 結(jié)論

（1）當(dāng)某火電廠#5發(fā)電機的有功輸出為640MW時，發(fā)電機的進相深度為-60Mvar，當(dāng)有功輸出為512MW時，發(fā)電機的進相深度為-102Mvar，當(dāng)有功輸出為384MW時，發(fā)電機的進相深度為-142Mvar，當(dāng)有功輸出為320MW時，發(fā)電機的進相深度為-163Mvar，因此隨著發(fā)電機有功輸出的降低，發(fā)電機的進相深度會不斷增大。而且限制發(fā)電機進相運行深度的條件是發(fā)電機的功角接近70°。

（2）隨著發(fā)電機進相運行深度的加深，電力系統(tǒng)中各母線電壓水平會不斷下降，且距離進相機組的電氣距離越近，電壓下降的幅度會越大，距離進相機組的電氣距離越遠，進相運行的調(diào)壓效果越差。隨著發(fā)電機有功輸出的減少，發(fā)電機進相運行的調(diào)壓效果也會更好。

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