内蒙古西部电网发电机进相运行试验研究.doc

内蒙古西部电网发电机组进相运行试验研究 尹柏清 赵桂廷 赵 喜 王 红 (1.古电力科学研究院电力系统研究所，呼和浩特 010020；2．内蒙古大学，呼和浩特 010021) 摘要：发电机进相运行已成为电网调节系统电压的一个重要手段，本文通过内蒙古西部电网大部分机组的进相运行试验，重点分析了机组进相运行的降压效果、受限因素和遇到的特殊问题，并对多台机组同时进相运行时包头地区电网电压降低情况进行了试验研究。最后给出结论，指出试验注意事项，对今后进相试验研究予以展望。 关键词：发电机 进相运行 降压效果 1 引言 随着内蒙古电力的发展，内蒙古西部电网结构发生了巨大变化，在地里上具有覆盖区域狭长的特点。这使得输电线路跨距离较长、产生容性无功很大，会带来局部电网无功过剩、电压偏高问题。解决电网中过剩的无功功率，有两种方法，一种是在送受两端配置一定容量的并联电抗器或同步调相机来吸收这部分剩余无功功率，这种方法不仅增加了固定设备的投资及维护，而且在运行上有一定的局限性，利用率较低；一种是利用发电机的进相运行来吸收过剩的无功功率并进行电压调整，这种方法既不需要增加设备投资，又可实现对电压及无功的连续调节和合理分配。 鉴于电网会出现电压偏高问题，根据《国家电网公司十八项重大反事故措施》和内蒙古电力公司“机网协调”工作要求，对内蒙古西部电网100MW及以上机组进行了进相运行试验研究，确定其进相运行能力和储备，为调度安排运行方式提供依据，这对改善蒙西电网无功潮流分布和提高供电质量具有重要作用。 2 发电机进相运行原理及特点 2.1 发电机进相运行的原理 发电机多数时间是运行在第四象限，即滞相运行，如图1所示。其中U代表发电机定子电压，I代表发电机定子电流，Ip为有功电流分量，Iq为无功电流分量，此时发电机运行在过激磁状态，发电机定子电压U超前定子电流I角度φ1（φ为发电机功率因数角），发出感性无功，功率因数为正值，如图2.1，图中?U为同步电抗压降，E0代表发电机内电势，δ表示发电机功角；当减小励磁电流至无功功率等于0时， E0减小，功角增大变为δ1，发电机由第四象限转为横轴上运行，带纯有功负载，功率因数为1，发电机为正常励磁，U、I方向重合，如图2.2；如果继续减少励磁，发电机将转入第一象限运行，即进相运行，E0继续减小，功角继续增大变为δ2，定子电流超前于定子电压角度φ2，发电机吸收感性无功（或称发出容性无功），功率因数变为负值，发电机处于欠励磁运行状态，如图2.3。以上就是发电机进相运行的原理和过程。 2.2 发电机进相运行的特点 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发电机进相运行时主要应注意一是静态稳定性降低二是端部漏磁引起定子端部温度升高三是厂用电电压降低四是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进相运行时内部电势降低静态储备降低静态稳定性降低由于发电机的输出功率P=E0U/Xd）sinδ，在进相运行时EU均有所降低在输出功率P不变的情况下功角δ增大同样降低动稳定水平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厂用电电压的降低厂用电一般引自发电机出口或发电机电压母线进相运行时由于发电机励磁电流降低和无功潮流倒送机端电压降低同时造成厂用电电压降低。 单元机组试验研究 试验准备：收集机组参数数据，了解机组运行方式、高压母线电压情况、厂用电运行情况，根据机组参数、厂用电运行情况、机组P-Q曲线等数据预测机组进相深度，计算发电机功角。功角计算的方法有如下三种：①利用不饱和电抗计算；②利用发电机空载特性和短路特性计算；③利用空载励磁电流和短路特性。 运行方式要求：机组厂用系统由发电机经厂变供电，启动备用变处于紧急备用状态；发电机励磁调节器运行在AVR方式。 试验限制条件：①发电机功角小于70度；②厂用电压包括机端电压不得低于额定值10%；③主变高压侧母线电压调节范围在额定值的±5%内。 试验工况：50%、75%和100%额定有功负荷，并且每个负荷在功率因数分别为迟相0.95、1.00以及进相某一值（受限于上述限制条件）分别运行10～15分钟，检查发电机端部发热是否正常。 3.2 电网中特殊机组试验研究 特殊机组主要有三种情况：①机组容量较大；②机组处于线路特殊位置；③机组送出方式特别。 3.3 区域电网试验研究 选择内蒙古西部电网具有代表性的区域进行研究，研究区域电网所辖机组共同作用下的降压效果。 4 内蒙古西部电网发电机组进相运行试验数据及试验分析 4.1 单元机组进相运行试验研究 表1列出了内蒙