浅谈无刷励磁发电机进相运行
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摘要：阐述了发电机进相基本原理及进相的作用，分别从电压、功角、温度等几方面结合试验数据阐述发电机进相产生的影响，进而进行了发电机进相运行可行性分析，并以此为依据结合实际试运行论证得出发电机进相时运行规范。
关键词：无刷励磁发电机；进相；影响；静态稳定
中图分类号：TB857+.3 文献标识码：A 文章编号：
前言
四平热电公司位于四平市区东郊，始建于一九九二年，三台发电机（2*60MW+1*100MW）均系济南生健电机厂生产的WX18L系列无刷励磁发电机，通过63KV热平甲、乙线及220KV热四甲线在四平一次变与系统相联。由于四平地区电网电压一直偏高，致使我厂母线电压经常在额定上限运行，66KV母线经常在70KV以上，220KV母线经常在239KV以上，严重危及电网及电气设备运行的安全。
一、发电机进相运行的基本原理发电机正常运行时，供给系统有功功率和感性无功功率，其有功功率表和无功功率表的指示均为正值，此时发电机端电压超前于电流；而进相运行时供给系统有功功率和容性无功功率，其有功功率表指示为正值，而无功功率表则指示负值，发电机端电压滞后于电流。也就是说发电机进相运行就是发电机从系统吸收感性无功功率的一种运行方式。
二、发电机进相运行的作用
随着电力工业不断发展，电网结构不断变化，高压远距离输电网络不断扩大，导致系统无功增多，如220 kV级的架空线路，每公里对地的容性无功为130kvar左右。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，甚至超过容许运行范围，不仅影响供电的电压质量，威胁设备的绝缘，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电网过剩的无功功率，降低系统电压，使系统供、用电设备运行更经济，使电网运行参数更合理。三、发电机进相的影响 为检验我厂发电机进相运行性能、进相深度以及进相时对发电机、厂用电的影响，吉林省电力科学研究院对我厂发电机做了进相运行静态稳定试验。试验结果表明，发电机进相运行时将对下列参数产生影响：
1.发电机进相对功角的影响
（1）1号发电机进相对功角的影响。在1号发电机有功分别为54MW和42MW两个出力水平下进行了发电机静态稳定极限运行试验：
发电机有功为54MW出力水平下，进相27Mvar、功角为72.7°时是稳定的，继续进相，发电机失稳。最大功角可达77°。发电机有功为42MW出力水平下，进相31Mvar、功角为72.2°时是稳定的，继续进相，发电机失稳。最大功角可达80°。
（2）3号发电机进相对功角的影响。在3号发电机有功分别为80MW和60MW两个出力水平下进行了发电机静态稳定极限运行试验：
发电机有功为80MW出力水平下，进相45.2—45.8 Mvar、功角为73.9°—74.1°时，是稳定的，继续进相，发电机失稳。最大功角可达96.4°。发电机有功为60MW出力水平下，进相56Mvar、功角为80°时是稳定的；功角超过81.5°时，发电机失稳。最大功角可达91.7°。
（3）1号发电机在有功49MW迟相运行功率因数为0.99时，功角仅为41°；3号发电机在有功95MW迟相运行功率因数为0.99时，功角仅为55°。从试验数据看，发电机进相使功角变化非常明显，而功角的变化对发电机静态稳定运行又起着决定性作用。
2.发电机进相对定子电压的影响
在发电机进相运行时受到直接影响的就是发电机定子电压，进而影响到厂用电压及系统电压。通过试验得出：在发电机静态稳定最大极限内，1号发电机定子电压最低达9.42KV，3号发电机定子电压最低达9.46KV。而我厂发电机迟相运行时定子电压在10.3 KV—10.8 KV之间。可见，发电机进相运行对定子电压的影响很大。
3.发电机进相对6.3KV厂用母线电压的影响
在1号发电机进相试验时，尽管6.3kV厂用母线由高备变供电运行，但由于高备变与1号发电机组并列运行在66kV母线上，从而使1号发电机电压变化对其厂用母线电压影响较大，在发电机静态稳定极限范围内，最低时达5.886kV。而发电机实际进相运行时，厂用电不倒备用电源，受发电机端电压影响，厂用电压将降低更多。
4.发电机进相对发电机温度的影响
在整个试验过程中，对发电机出、入口风温、定子线圈温度进行了全程监视。
（1）发电机迟相运行时温度为：1号发电机有功50MW时，入口风温36℃—38℃；出口风温45℃—47℃；定子线圈最高65℃。3号发电机有功80MW时，入口风温36℃—38℃；出口风温45℃—47℃；定子线圈最高80℃。
（2）发电机进相温度为：1号发电机有功50MW进相29 Mvar时，入口风温为37℃—38.3 ℃时，出口风温为48℃—53 ℃，定子线圈温度为64℃—76 ℃；3号发电机有功80MW进相45.2—45.8 Mvar时入口风温为37℃—39 ℃时，出口风温为50℃—54 ℃，定子线圈温度为79℃—94 ℃。
四、发电机进相运行可行性分析
1.从试验数据看，当发电机进相时，对发电机温度有一定影响，虽然在试验过程中一直满足厂家技术规范要求，而一旦发电机冷却水温、水压、入口风温等出现变化，或发电机进相深度进一步增加时，发电机温度就会进一步升高，甚至会超出厂家技术规范要求，加速发电机绝缘老化，降低发电机使用寿命。
2.发电机进相到一定深度，当功角大于发电机静态稳定最大极限值时，发电机将失稳。继续进相，将使发电机失步，引起发电机振荡；对发电机本身及系统造成危害或不良影响。
3.在进行发电机静态稳定极限计算时，一般都按功角恒定为70°作为发电机静态稳定运行的极限条件。从4.1条中数据看，每台发电机实际静态稳定运行极限功角均大于70°。因此按功角恒定为70°作为发电机静态稳定运行的极限条件，就可以保证发电机进相时稳定运行。
试验结束后，经过几次试运行，对发电机进相运行可靠性进行了分析论证。当发电机带百分之六十有功出力时，在静态稳定极限内进相运行，电厂母线电压就可降低近百分之十，同时发电机各参数都相应的发生了变化，但都在静态稳定极限范围内。若进一步降低发电机有功出力，其降压效果更明显。论证结果表明发电机在静态稳定极限内，进相调压效果显著，运行稳定。为保证发电机进相时，运行更可靠，在试验数据的基础上，结合我厂实际情况，论证得出发电机可靠进相运行数据及进相运行条件。
五、结论
1.经过实验分析与实践验证，在允许的进相运行限额范围内，只要电网需要无刷励磁发电机是可以进相运行的。
2.发电机在静态稳定极限内，进相调压效果显著，运行稳定。若有功出力限制在较低水平，其调压效果将更明显。
3.利用发电机进相运行调压是切实可行的运行技术，只须改变发电机运行工况即可达到调压的目的。
说明：
1.我厂3号主变标准运行方式为高、低压侧运行，中压侧即66kV侧热备用。
2.我厂2号发电机与1号发电机是同一厂家生产的，型号、容量均相同，并列运行在66kV母线上，只是在某些参数上存在细微的差异。所以，2发电机进相时，可参照1号发电机执行。
3.我厂高备变为有载调压变压器。
4.我厂3台发电机冷却方式为密闭循环空气冷却。
参考文献：
[1]朱启贵.四平热电厂1号发电机组进相静稳试验研究报告.
[2]朱启贵.四平热电厂3号发电机组进相静稳试验研究报告.
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