#1发电机进相运行试验报告

#1发电机进相运行试验报告
发电机进相运行试验报告
（A版/0）
参加工作单位：山东电力研究院
山东中实易通集团有限公司
太阳纸业热电厂
工作人员：张维超、孙善华等
项目负责人：张维超
工作时间：2008年2月15日至2008年2月16日编写：
审核：
批准：
1．前言
随着山东电网装机容量的增加，输电线路的容量和距离不断扩大，线路相间和对地电容相应地增大，系统的容性负荷大量增加。

在负荷低谷时，系统发出的总感性无功可能超过用户的感性无功和线路的无功损耗总和，导致电网局部电压超出容许范围，影响电网设备的安全运行。

为吸收系统多余无功调整电网电压，一般采用并联电抗器或调相机的办法，但这不仅增加了设备投资，而且增加了损耗。

如果降低发电机的励磁电流，使发电机由通常的定子电流滞后于机端电压（发电机向系统提供感性无功）的迟相运行，转变为由于欠励磁使发电机的定子电流超前定子电压（发电机从系统吸收感性无功）的进相运行，也可以达到同样目的。

显然，这种方式比使用电抗器或调相机节约投资和能耗，而且操作也很简便。

为此调度中心要求新建及改造机组在投产前做进相运行试验，利用试验结果指导机组的实际运行，确保系统电压控制在允许范围内。

太阳纸业热电厂#1发电机为空气冷却方式发电机，2008年2月，由山东电力研究院负责，电力研究院、太阳纸业热电厂双方共同对#1发电机进行了进相运行试验，以确认该机的进相运行能力。

2．试验依据的标准
GB/T 1029-2005 《三相同步电机试验方法》
《WX21－D85LLT型汽轮发电机技术数据及有关说明》
GB/T 7064-2002 《透平型汽轮发电机技术要求》
#1发电机运行规程
3．＃1发电机有关参数：
#1发电机参数
型号：WX21－D85LLT
额定容量：176.5 MV A
额定功率：150 MW
额定电压：15.75 kV
额定电流：6469 A
励磁电流：1344 A
功率因数：0.85
接线方式：Y
出厂编号：1500018
出品年月：2007.4
制造厂：山东济南发电设备厂
4．试验的有关说明
通常限制发电机进相运行能力的主要因素有三个：发电机的静稳定、定子铁芯端部的温升、厂用电的降低。

为了保证试验的安全，试验时采取以下措施：
4.1 静稳定
为保证发电机的静稳定，在试验中监视发电机的功角不超过70°，且只进行励磁调节器自动下的进相运行试验。

当自动励磁调节器投入运行时，大大提高了发电机的静态稳定极限，增强稳定运行的能力。

4.2 定子铁芯端部发热
＃1发电机铁芯端部安装了磁屏蔽，大大减少了端部漏磁的影响，但是由于设计制造原因，端部未安装测温元件，厂家保证端部温度不超温。

4.3 厂用电限制
进相运行时，随着发电机励磁电流的减小，发电机端电压降低，厂用电压也会降低。

进相运行试验时我们要求发电机电压不低于14.2kV，6kV母线电压不能低于5.7kV，400V 母线电压不能低于360V，低于上述值时进相深度不能继续加大，并增加励磁以减小进相深度。

5．试验过程简介
5.1 试验接线
5.1.1从TSI系统中引出转子键相信号（一转一个脉冲）与定子电压信号接入8808波形记录仪，监测发电机的功角。

5.1.2 使用盘表中的双向无功表，作为进相深度监测表计。

5.1.3 核实发电机内各测温元件正常。

5.1.4 核实6 kV、400 V、220 kV各段电压表计精度满足测量要求（0.5级）。

5.1.5 利用DCS系统中的信号监测发电机及电网的各电气参数。

5.2 继电保护的更改
解除低励限制。

5.3 厂用电由高厂变运行；220kV系统保持正常运行方式。

5.4 试验步骤
在发电机并网前，利用8808波形记录仪测量发电机转子键相信号与定子电压的相位角，将初始角设置为零。

发电机并网带负荷正常运行后，试验分有功为75MW、112.5MW、150MW三种工况进行，其中75MW和112.5MW试验工况在高厂变带厂用电下进行，150MW试验工况在高备变带厂用电下进行。

试验时，#1发电机置于自动励磁的方式下、运行人员在试验过程中保持被试机组的有功、进风温度、空冷器进水温度、进水压力不变。

5.4.1 厂用电由高厂变供给的进相深度及温升试验（75MW、112.5MW）
首先，调节发电机迟相运行有功为75MW，然后开始进相深度试验。

试验时运行人员应手动降低励磁，使发电机由迟相至进相过渡，然后继续缓慢降低发电机励磁电流，直至进行到满足限制进相运行的条件（功角不大于70度、定子铁芯及端部结构件温升不超过厂家规定、不超过厂家P-Q图要求）为止，然后维持发电机的有功、无功不变，进行温升试验。

此时应监视定子端部铁芯温度、功角、220 kV系统母线电压、6kV、400V母线电压变化。

每30分钟记录一次定子各部分温度（定子线圈温度，定子铁芯温度，进、出风温度）、定子电压、定子电流、转子电压、转子电流、COSφ、功角。

当定子铁芯两次记录间隔的温度差不大于1℃后，可以认为铁芯温度已稳定。

试验完毕后将机组恢复至迟相运行。

有功为112.5MW进相深度试验过程与75MW下的完全相同。

5.4.2厂用电由高备变供给的进相深度试验（150MW）
机组恢复至迟相后，将厂用电切换到高备变运行。

调节发电机迟相运行有功为150MW，运行人员手动降低励磁，直至进行到满足限制进相运行的条件（功角不大于70度、定子铁芯及端部结构件温升不超过厂家规定、不超过厂家P-Q图要求、发电机电压不低于14.2kV，6kV母线电压不能低于5.7kV，400V母线电压不能低于360V）为止。

试验完毕后机组恢复至迟相运行。

6．试验结果：
表 1 #1发电机进相运行试验结果
7．试验结果分析
发电机进相运行的能力与电机型号、参数、定子铁芯端部结构及其材质、电机于电网中的位置、自动励磁调节器的性能与是否投入等诸因素有关。

降压能力与电网容量和潮流分布有关。

从本次实测结果可以看到，在150MW下进相30.9MVar时发电机端部的磁密最高，最高温度为69.1℃，温升为41.6K，离温度限额120℃有很大距离，因此该机在进相时不受端部结构件发热的限制。

从试验数据可以看出三种工况（75MW、112.5MW、150MW）进相到最大深度时发电机的功角分别为43.3°、47.3°和64.0°，均不超过70°，因此该机在进相时不受静稳定的限制。

从试验结果可以看出：该机进相深度受厂用电电压降低条件限制。

厂用电由高厂变带的工况是400V电压降限制住进相深度，此时220kV母线电压下降1kV以上。

8．结论
太阳纸业热电厂#1发电机进相深度主要受机端电压和厂用电电压降低条件限制。

在正常运行时，如果进相深度不能满足运行要求，可调整6kV或400V厂变分接头将运行电压提高，以提高机组的进相深度。

试验各工况点进相深度为：75MW负荷工况下为－13.4MVar、112.5MW负荷工况
下为－0.4MVar、150MW负荷工况下为－30.9MVar。

220kV母线电压每降1kV平均吸收无功功率为38.3MVar，即－38.3MVar／kV。

今后机组进相运行时以试验结果为限。