600MW汽轮发电机进相运行探讨

陈子昂

摘 要：随着我国社会经济的快速发展，各类容量较大的坑口机组数量不断增多，导致我国部分区域电网容性负荷不断增加，致使电网电压值不断升高，发电机功率因数扩大。与进相区域过于接近的话，系统电压值如果过高将会对电气设备应用寿命产生较大威胁，导致电力系统经济价值不斷降低。发电机在进相运行过程中具有平滑调压的特征，在对电网建设投资进行调节的情况下，能够有效吸收夜间低负荷的无功功率，这样能够提高电网电压运行品质，具有较为显著的经济性特征。将汽轮发电机励磁电流进行控制，能够由迟相阶段向进相阶段进行转变，使得汽轮发电机无功功率有效改善。汽轮发电机在进相运行过程中，需要对汽轮机进相运行限制性进行分析，在汽轮发电机稳定运行范围内，需要留有静态稳定储备。

关键词：汽轮发电机 进相 发热 试验

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2018）12-0-01

随着我国电力体制改革工作深入发展，电能质量的相关指标在不断更新，对电压考核提出了更多更为严格的要求。加上电力系统的快速发展以及机组容量值不断扩大，系统电容电流较大。输电线如果处于负荷低谷时期，输电线电容电流会导致系统无功功率值不断增加，这样会直接导致母线电压值超出上限额。过去传统应用的电压调节措施不能全面适应当前电力系统运行基本要求，所以需要发电机无功调节措施进行更新，通过大机组进相措施对电力系统中无功功率进行吸收，降低电压值，确保电网能够得到有效控制。

一、发电机进行运行原因概述

随着电力系统不断发展完善，电缆线路以及高压输电线路数量在不断增加，其中相间与相对地电容也不断增加，使得系统容性负载不断增加，能够从系统中吸收较多容性无功功率，各项数值受到系统结构影响，与系统负载大小变化没有明显关系。当系统在实际运行过程负荷处于低谷状态，出现的感性无功功率超出网络感性与用户无功损耗总和。系统中某个枢纽点电压值将会逐步超出限定值，此时可以通过调相机对无功功率进行吸取，确保电压能有效恢复到限额控制范围内。但是传统调相补偿不能对电力系统电压值进行有效控制，由于实际容量较小，在具体调节过程中不具有平滑性，这样不能全面适应当前电力系统基本运行高要求。所以在电力系统中添加无功调节措施能够从经济角度出发，通过发电机在系统轻载中进行运行，使得系统无功功率有效吸收，这样能够确保系统电压得到有效调整，无功功率能够趋于平衡[1]。

二、发电机在运行阶段需要注意的相关问题分析

当发电机处于进相运行时，会保持有功功率实际输出值不变。随着进相深度不断扩大，励磁电流会相对减少，功角也逐步扩大。根据功角的基本变化，发电机静态稳定极限也会发生相应变化。当功角数值达到90°之后，此时会达到发电机静态稳定的极限，此时发电机静态稳定限额曲线与连接的系统数值相关。在相同特性的汽轮发电机应用过程中，在不同电力系统中进相运行稳定限额曲线具有一定差异，系统电抗数值越大，发电机静态稳定极限容量值会不断降低。发电机进相运行的稳定极限值与系统电抗值之间具有一定联系性，与发电机端电压幅度大小具有一定联系性。在发电机进相运行过程中，需要机端电压进行控制，将其控制在额定电压的90%以上，这样能够确保电厂用电系统保持稳定工作运行状态，并且具有静态稳定储备系数[2]。

发电机在进相运行过程中对发电机端部发热问题具有较大影响，在相同端部冷却条件下，发电机基本功率因数会不断呈现出转移状态，会导致定子端部元件产发热问题并趋于严重状态。随着发电机进相程度不断扩大，需要保持元件基本温度能够在规定值范围之内，需要将发电机出力降低。从各项试验以及具体运行情况来看，限制机组进相深度的主要条件就是确保发电机端部不会出现发热问题。发电机在进相运行状态下，会出现与失磁保护进行配合的问题，失磁保护低电压如果偏高或是进相深度未能有效控制，将会引起保护动作。此时在运行过程中还需要对各项安全问题进行探析[3]。

三、汽轮发电机进相运行理论与无功调节

在汽轮发电机实际运行过程中会释放出无功功率和有功功率，此过程被称为迟相运行状态，此时功率因数角会大于0。汽轮发电机从电力系统中能够获取相应的无功功率补充，同时在电力系统运行中不断释放有功功率就是汽轮机发电机进行运行，汽轮发电机基本进相运行与低励磁状态下的运行状态相等。为了能够满足负荷节点电压要求以及保障进相平衡，需要通过并网发电机来提高电力系统无功功率。确保容量较大的电网中电压和频率保持稳定值，在促使原有的发电机保持拖动转矩不变的同使，也保证有功功率稳定不变[4]。

通过对发电机励磁电流进行改变能够全面改变汽轮发电机无功功率，当汽轮发电机处于过励阶段时，发电机所释放的无功功率和无功分量会在励磁电流影响下不断降低。七轮发电机处于常规励磁阶段时，无功功率与无功分量数值为0，此时随着励磁电流量不断降低，会导致汽轮发电机产生较大功率。当汽轮发电机处于进相阶段时，多项参数值不会发生较大变化，会对汽轮发电机基本运行质量产生较大影响。汽轮发电机处于进相运行阶段时，发电机需要保持同步稳定的转速，确保功率因数能够发生相应变化，提高汽轮发电机基本运行效率，不会对运行状态产生较大影响。在规定区域范围内，电力系统进相阶段能够保持稳定运行，对进相深度进行分析能够通过实验法与验算法进行确认。当发电机运行过程中携带感性负载时，电枢反应具有去磁性质，能够保障发电机端电压数值不变，此时需要不断早呢更加励磁电流。随着无功功率的转变，需要通过对励磁电流进行调控来实现[5]。

四、汽轮发电机进相运行限制要素与应对措施

发电机在实际工作运行过程中，技术人员可以根据运行要求在辅助系统或是电机位置上装配相应的自动监控装置，确保系统能够有效调试之后再进行应用。但是系统在运行过程中需要对系统多项参数模式进行掌控，便于发现问题之后能够及时采取有效的处理措施。比如在相同工况环境下的定子绕组与正常模式存在差异时，为了提高其运行安全性，需要在启动过程中对多项运行该参数进行记录分析，提高运行检测的准确性。在电网发展过程中，需要对电阻进行忽略才能更好地进行计算分析。汽轮发电机进相运行的限制要素较多，主要有静稳定极限对汽轮发电机进相运行的限制、定子端部铁心温升对进相深度的限制、汽轮发电机机端电压对发电机进相深度的限制、低励磁对进相深度的限制等。针对各类限制性要素需要采取相应的技术应对措施，汽轮机进相深度对其基本应用性影响较大。所以当前可以通过励磁调节器确保发电机能够进入到稳定区域，这样能够保障电磁功率数值不断扩大，扩大进相深度，通过自动励磁方式能够提高机组稳定性，扩大静态稳定边界范围。对发电机基本运行情况分析可知，当前要想对发电机端部损耗以及温升进行控制的措施主要有以下方面，做好磁屏蔽与点屏蔽，对涡流回路进行分割，扩大冷却型，逐步增加漏磁通的阻抗性。

五、600MW汽轮发电机进相运行实验

600MW汽轮发电机在迟相运行状态中，发电机能够输出有功功率和无功功率，发电机进相运行从系统吸收无功方式，这样能够在经济性基础上全面调控系统电压过高对各类输变电设备运行造成的威胁性。目前需要对的发电机进相运行展开试验，全面提升电网电压质量，确保发电机组运行质量全面提升。发电机在进相运行过程中，定子端部结构发热温升需要进行合理设计。在发电机进相运行过程中，需要对稳定极限变化等情况进行探究。在实验前需要对自动励磁调节器运行状态进行调整，然后检查线路电压基本运行变化情况。在试验活动开展之前，需要组织技术人员进行指挥，确保负荷能够保持平稳变化，根据具体情况对试验负荷点顺序进行不舍。保障有功功率数值能够达到300MW，对发电机励磁电流进行调节。对励磁电流进行调整，确保基本功率因数能够达到0.95，在稳定状态下运行。然后再对励磁电流进行调节，确保发电机能够进入进相运行状态。在具体实验過程中，不同工况点有功负荷基本次序需要结合负荷情况进行决定。在发电机进相运行过程中，机段电压会不断降低，会导致母线电压降低。在试验过程中，需要对电压变化情况进行监控。对不同测点温度变化情况进行关注，发现问题之后需要及时转变发电机运行状态。

结语

汽轮发电机在运行过程中限制性要素较多，在运行过程中可以通过汽轮发电机进相运行调节电网电压运行成效。600MW汽轮机发电机进行运行对电网电压调节具有良好成效，能够对电力系统无功功率有效吸收。大型七轮发电机进相运行是一种较为便捷的运行方式，能确保电压质量有效改善，但是对系统稳定性会有较大影响。

参考文献

[1]张小兰.600MW汽轮发电机进相运行时定子端部发热和限制措施[J].重庆电力高等专科学校学报，2006，11（1）：6-9.

[2]穆兴华.黑龙江电网350MW汽轮发电机进相运行试验分析[J].黑龙江电力，2015，37（1）：57-60.

[3]鲜霄，寻志伟，周道军等.大型汽轮发电机运行与无功控制[J].电工技术学报，2015，30（5）：98-105.

[4]翁洪杰.大型汽轮发电机组的进相运行试验研究[J].电工技术，2011（2）：47-48.

[5]张艳艳.大型汽轮发电机运行与无功控制研究[J].内燃机与配件，2017（13）：40-41.