发电机的进相试验原理及方案样本

发电机的进相运行, 是由于系统电压太高, 影响电能质量, 而采取的一种运

行方式。目的是为了让发电机吸收系统无功功率, 从而达到降低系统电压作用, 这是由调度部门下令执行的。发电机能不能进相运行, 取决于发电机的无功进相能力。由于制造工艺和安装质量不一样, 每台机的进相情况是不同的。每台机都必须单独做进相试验, 然后得出在不同负荷下的进相深度, 再将这

些数据写入运行规程, 一般情况都是这样的。在做进相试验时.先是维持发电机有功负荷某一固定值(如空载, 50%, 75%, 100%), 再按要求的速度进行减磁.直到励磁调节器低励限制动作为止, 记录各点的相关数据。目的是为了在不破坏机组静态稳定性前提下, 得出机组对系统调压的能力。

发电机进相运行是指发电机发出有功而吸收无功的稳定运行状态。

属机组异常运行的一种状况。当发电机励磁系统由于AVR原因或故障, 或人为降低发电机的励磁电流过多, 使发电机由发出感性无功

功率变为吸收系统感性无功功率, 定子电流由滞后于机端电压变为

超前于机端电压运行, 这就是发电机的进相运行。进相运行也就是现场经常提到的欠励磁运行( 或低励磁运行) 。此时, 由于转子主磁通降低, 引起发电机的励磁电势降低, 使发电机无法向系统送出无功

功率, 进相程度取决于励磁电流降低的程度。

引起发电机进相运行的原因

引起发电机进相运行的原因是低谷运行时, 发电机无功负荷原已处

于底限, 当系统电压因故突然升高或有功负荷增加时, 励磁电流自

动降低引起进相; AVR失灵或误动、励磁系统其它设备发生了故障、人为操作使励磁电流降低较多等也会引起进相运行。

发电机进相运行故障的处理

处理方式如下:

a) 如果由于设备原因引起进相运行, 只要发电机尚未出现振荡或失步, 可适当降低发电机的有功负荷, 同时提高励磁电流, 使发电机

脱离进相状态, 然后查明励磁电流降低的原因。

b) 由于设备原因不能使发电机恢复正常运行时, 应及早解列。因一般情况下, 机组进相运行时, 由于定子端部漏磁和由此引起的损耗

要比调相运行时增大, 因此定子铁芯端部附近各金属部件温升较高, 容易发热, 对系统电压也有影响。

c) 制造厂允许或经过专门试验确定能进相运行的发电机, 如系统需要, 在不影响电网稳定运行的前提下, 可将功率因数提高到1或在

允许的进相状态下运行。此时, 应严密监视发电机的运行工况, 防止失步, 尽早使发电机恢复正常。另外, 应注意高压厂用母线电压的监视, 保证其安全。由于水轮发电机是凸极式结构, 其纵轴和横轴同步电抗不相等, 电磁功率中有附加分量, 因而使它比汽轮发电机有较大的进相运行能力。

发电机进相运行时为什么会引起定子端部温度升高?

进相运行时由于助磁性的电枢反应, 使发电机端部漏磁增加, 端部漏磁引起定子端部温度升高, 发电机端部漏磁通为定子绕组端部漏磁通和转子端部磁通的合成。进相运行时, 由于两个磁场的相位关系使得合成磁通较非进相运行时大, 导致定子端部温度升高。

发电机进相运行时应注意什么?

发电机进相运行时, 主要应注意四个问题: (1)静态稳定性降低; (2)端部漏磁引起定子端部温度升高; (3)厂用电电压降低; (4)由于机端电压降低在输出功率不变的情况下发电机定子电流增加, 易造成过负荷。

发电机进相运行的必要性

超高压远距离输电网络不断扩大, 导致系统无功增多, 如220 kV、330 kV和500 kV级的架空线路, 每公里对地的容性无功分别为

130kvar、 400 kvar和 1 000～1 300 kvar。加之, 为弥补系统高峰负荷时的无功不足, 在电网中还装设了一定数量的电容器, 这些电容器有时难以适应系统调节电压的需要而及时投切。因此, 在节假日或午夜等系统负荷处于低谷时, 其过剩无功必导致电网电压升高, 甚至超过运行电压容许的规定值, 不但影响供电的电压质量, 还会使电网损耗增加, 经济效益下降。发电机进相运行能吸收网络过剩的无功功率, 降低系统电压。发电机进相运行是结合电力生产需要而采用的切实可行的运行技术, 它可使发电机由改变运行工况而达到降压的目的。仅是利用系统现有设备增加的一种调压手段, 便可扩大系统电压的调节范围, 改进电网电压的运行状况。该方法操作简便, 在发电机进相运行限额范围内运行可靠, 其平滑无级调节电压的特点, 更显示了它调节电压的灵活性, 发电机进相运行是改进电网电压质量最有效而又经济的必要措施之一。

发电机进相运行的基本原理:

发电机正常运行时,向系统提供有功的同时还提供无功,定子电流滞后于端电压一个角度,此种状态即迟相运行.当逐渐

减少励磁电流使发电机从向系统提供无功而变为从系统吸收无功,定子电流从滞后而变为超前发电机端电压一个角度,此种状态即进相运行.发电机进相运行时各电气参数是对称的, 而且发电机仍保持同步转速, 因而是属于发电机正常运行方式中功率因数变动时的一种运行工况, 只是拓宽了发电机一般的运行范围。同样, 在允许的进相运行限额范围内, 只要电网需要是能够长期运行的。

同步发电机在低有功情况下能够无励磁运行, 此时发电机能保持同步运行, 并吸收电网无功功率, 但其定子电压要下降。发电机低有功无励磁运行是依靠反应转矩维持同步运行的, 其电磁功率包含两部分, 即基本电磁功率和附加电磁功率, 基本电磁功率是由励磁电流决定的, 附加电磁功率是由转子凸极效应确定的。当运行中失去励磁时, 电磁功率仅有附加电磁功率, 其最大值为

对于凸极发电机Xd＞Xq, 故P2m＞0; 当有功功率很小时, 该电磁功率足以克服制动转矩的作用而驱动发电机与电网保持同步。实践证明, 凸极发电机在无励磁运行时的电磁反应功率可达到额定容量的20％左右, 亦即发电机带有功20％ Pn无励磁运行时不失步。此时转子绕组无直流电流又保持同步状态, 故不在转子绕组及各部件感应电流, 不存在转子发热的问题。

3发电机进相运行的限制因素

发电机进相运行会受到下列因素的限制: ①发电机的静稳定和动稳定限制; ② 发电机的暂态和动态稳定限制; ③ 低励磁不稳定的限制。

4进相运行试验研究工作内容

发电机进相运行试验研究主要工作如下。

4.1改造了各试验电厂有关无功功率等表计

发电机进相运行时, 发电机吸收系统感性无功, 无功功率为负, 功率因数角由正变为负, 功率因数具有双向性。而以前各电厂所装无功表计均为单向, 且未装功率因数表, 因此需改造单向无功功率因数表。

4.2发电机进相运行稳定性和电压无功研究结果

发电机进相试验应在系统低谷负荷时段电压偏高时进行, 采用四川电网正常运行状态下的小方式进行计算, 为了提高发电机进相深度, 减小发电机机端电压对进相深度的影响, 一般将电厂升压变压器接头定于4档。

在发电机进相运行试验前对其稳定极限和无功电压进行了计算。经过计算可知, 每台发电机静稳定极限都是比较深的, 暂态稳定极限略浅于静稳定极限, 发电机进相在暂态稳定极限范围内能将系统