发电机的安全运行极限与PQ曲线

三、发电机的P—Q 曲线
在生产中的应用
2）转子线圈温度的监视
➢ 大型发电机转子线圈的温度及温升的监视， 目前主要靠监视发电机冷、热氢的温度来实现，
即冷氢温度在35～46℃，热氢温度≤65℃。通
过图1的显示能够使值班人员随时看到并熟知图 中AB 圆弧即为励磁线圈温升限制线，发电机在 功率因数低于0.85（滞后）运行时，其运行点 不应超出此圆弧的限制线。通过图形配合监视 发电机冷、热氢的温度能更好地监视转子线圈 温度。
三、发电机的P—Q 曲线 在生产中的应用
功率 因数 1.0 0.9 0.85 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
COSφ
有功
功率
353 317
300
268
22 2
180 141
110
80
53
26
MW
无功
功率
0
155
186
201
22 6
253 244 252 255 259 260
在生产中的应用
图1中分别画出了氢压为0.1 MPa、0.2 MPa、0.25 MPa 不同氢压下的三条限制线。 如果因氢气系统的原因发电机不能达到额 定氢压，而必须降低氢压运行时，图中能 使值班人员方便地看出由于降低氢压而发 电机有功负荷必须相应地降低时发电机的 运行点。例如：氢压为0.1 MPa时 （COSφ=0.85）负荷不能超过200MW；氢压 为0.2MPa时（COSφ=0.85）负荷不能超过 270MW。
摘要ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
➢ 将发电机P—Q 曲线图通过DCS 系统做成 监视画面，使运行人员能及时、方便、准 确地了解发电机的运行状况，及时做出调 整，确保机组的稳定运行。
摘要
➢ 本文重点阐述了将发电机的P—Q 曲线图在 DCS 系统上做成监视画面后，使运行人员 多了一种直观、方便的监视手段，从而达 到在各种运行工况下，都能给值班人员提 供即时、准确的参考信息。此项工作在实 际实施过程中还需要热控人员的大力配合， 共同探讨，使监视画面发挥其最大效用。
三、发电机的P—Q 曲线 在生产中的应用
1、运行监视方面
1）电压监视
机组正常运行额定功率因数为0.85（迟相）， 发电机通过做进相试验，具备在额定功率因数为 0.85（迟相）～0.95（进相）范围内连续调整的 能力，目前我公司严格执行调度局下发的季度电
压曲线，即高峰时段为223KV～230KV，平谷时段 223KV ～ 228KV。
三、发电机的P—Q 曲线 在生产中的应用
2、氢压变化时的监视
对于水氢氢冷的发电机，因为定子绕组 的热量是被定子线棒内的冷却水带走，所 以，提高氢压并不能加强定子线棒的散热 能力，故发电机的允许负荷也就不能增大。 当氢压降低时，由于氢气的传热能力减弱， 必须降低发电机的允许负荷。
三、发电机的P—Q 曲线
➢ 上述条件，决定了发电机参数的允许运行范 围。
二、发电机的P—Q 曲线
➢ 在电力系统中运行的发电机，必须根据系统的 情况，调节有功功率和无功功率，在一定的电 压和电流下，当功率因数下降时，发电机的无 功功率增大，有功功率相应减少；而当功率因 数上升时，则要减小无功功率、增大有功功率， 以达到输出容量不超过允许值。因此运行人员 必须掌握功率因数变化时发电机的允许运行范 围。
概述
➢ 随着发电机组容量的不断增大，对机组各 运行参数的监视要求更准确、及时、全面， 目前DCS系统具备了上述要求的基本功能， 但尚需我们进一步开发、利用这一先进的 监视手段，使其发挥最大作用，服务于机 组的运行监视。
一、发电机的安全运行极限
➢ 在稳定运行的条件下，发电机的安全运行 极限决定于下列四个条件：
MVAR
三、发电机的P—Q 曲线 在生产中的应用
➢ 有了图1的图形范围和上述计算数据做参考， 值班人员可以准确调整发电机无功功率， 使其功率因数低于0.85运行，但此时发电 机的励磁电流不得超过额定值且应注意有 功功率与无功功率的配合，以满足随着随 着功率因数的降低，发电机的视在功率也 应相应地降低的条件。
三、发电机的P—Q 曲线 在生产中的应用
但实际运行中由于夜间电网系统方式的 变化，时常出现平谷时段电网电压低于 223KV，这就需要值班人员及时调整发电机 的无功功率，但随着功率因数的降低，发电 机的视在功率也应相应地降低。因此通过图 1 值班人员可以方便清晰地看到发电机此时 的运行点是否在允许范围内，并且通过图中 几个特殊的点可以计算出下列对应关系：
1)原动机输出功率极限。原动机（汽轮机）的额 定功率一般都稍大于或等于发电机的额定功率 而选定。
2)发电机的额定容量，即由定子绕组和铁心发热 决定的安全运行极限。在一定电压下，决定了 定子电流的允许值。
一、发电机的安全运行极限
3)发电机的最大励磁电流，通常由转子的发热决 定。
4)进相运行的稳定度。当发电机功率因数小于零 （电流超前电压）而转入进相运行时，Eq和U 之间的夹角增大，此时发电机的有功功率输出 受静态稳定条件的限制，此外，对内冷发电机 还可能受端部发热的限制。
二、发电机的P—Q 曲线
➢ 发电机P—Q 曲线图就是表示其在各种功率因 数下，允许的有功功率P 和无功功率Q 的关系 曲线，又称为发电机的安全运行极限。
➢ 发电机的P—Q 曲线，是在发电机端电压和冷 却介质温度一定，不同氢压条件下绘制的。发 电机在额定电压、额定氢压和额定冷却介质温 度下的运行范围是P—Q 曲线的基础。
图一：
二、发电机的P—Q 曲线
➢ 发电机在欠励运行时，除了要保证并列运行的稳 定性之外，还要受定子端部铁心和定子端部构件 温升的附加限制。
➢ 发电机的安全运行极限还与发电机的端电压有关。 当发电机端电压比额定值大时，在图1上CD部分将 向右移。若发电机的端电压降低，CD 部分将向左 移。
➢ 如图1所示，因发电机的允许出力不受原动机的限 制，故P—Q 曲线的上面BC 部分不再是一水平的 直线段，而是由定子线棒容许的温升限制的圆弧。
二、发电机的P—Q 曲线
➢ 图1为我公司安装的中国四川东方电机股份 有限公司300MW 水氢氢冷汽轮发电机的 P—Q 曲线。在发电机氢压0.25MPa、额定 电压20KV、功率因数0.85（滞后）时，其 铭牌额定容量为353MVA。在正常条件下运 行时，发电机的最大连续输出容量为 388MVA。如图1所示，表明了发电机运行受 定子长期允许发热（决定了定子额定电流 In ）、转子绕组长期允许发热（决定了额 定励磁电流）、原动机功率、稳定极限等 几方面的限制。