关于机组进相运行的讨论

关于机组进相运行的讨论

王力桐

身份证号码：******199608155337

摘要：静态稳定性降低; 如果进相运行，而励磁系统反映不够迅速的话，当遇到系统波动或冲动时，如果发电机出现过剩功率，功角会继续增大，进相运行时功角已经大于90°，则导致功角越来越大而失去同步。

关键词：进相运行、迟相运行、调相运行

Abstract:Static stability is reduced,if the forward phase operation,and the excitation system is not fast enough to reflect,when the system fluctuation or impulse,if the generator has excess power,the power Angle will continue to increase,the forward phase operation of the power Angle has been greater than 90° ,resulting in greater and greater power Angle and loss of synchronization.

Key words:leading phase operation, late phase operation , generator operation as synchronous condenser

一、发电机进相运行的背景

时代在发展，社会在进步，随着工农业生产提高和城市的快速发展，电能的需要迅速增加，而用来发电的丰富能源区域又离城市比较远，为了解决该矛盾，大型发电站可以建立在资源丰富的地区，然后将发电站中生产出的电能通过远距离输电线路输送给用户；同时，为了提高供电的安全性和可靠性以及资源的使用率，把许多分散的发电站通过输电线路和变电所联络起来，逐渐形成一个庞大的电力系统。大电网和区域间电网相互连接可以减少系统中的总装机容量；大电网可以安装大容量的火电机组，能降低造价，节约能源能够充分利用动力资源，在更大程度上实现水、火、电之间的经济调度；合理的利用能源，在缺少资源的地区，由输送资源改为输电；各电力之间可互通有无、互为备用，提高安全运行的能力，增强电网的安全水平，最终提高供电的可靠性；而且大电网接受冲击的能力很强，大大的提高了电能的质量。

由于我国自身对电能需求的特点，高压输电线路的电压等级越来越高，输送电能的距离越来越长，配电网络中电缆线路的使用增加，线与线和线对地的电容也相应增大，这些都引起电网中的电容电流和容性无功功率的增加。但是在假期、凌晨时用电设备减少，系统中的负荷较轻，使得电网中的感性无功功率过剩，电网的电压升高，严重影响了输送电能的质量以及各种用电设备的安全运行。因此，适时的减少发电机的励磁电流，利用发电机的进相运行来吸收电网中多余的无功功率改善电网电压质量是即经济又有效的解决方法。

二、同步发电机的几种运行工况状态

1、迟相运行----发电机向电网同时送出有功功率和无功功率(容性)。

2、进相运行----发电机向电网送出有功功率，吸收电网无功功率。

3、调相运行----发电机吸收电网的有功功率维持同步运转，向电网送出无功功率(容性)。（一般电网有专门指定的调相机组）

4、电动机运行-----发电机同时吸收电网的有功功率和无功功率维持同步运行。（一般在机组故障情况下出现）
    前三种运行状态都是理论上同步发电机的正常运行状态，第4种运行工况应避免。第2种工况(进相运行)发电机容易出现失步振荡，第4种运行状态浪费，无意义。

三、发电机电压和电流的相位关系

电压超前电流叫迟相，电压滞后电流叫进相，调相是一种运行状态（同步电动机状态），这时发电机不发出有功，只发出无功，对电网的无功起补充作用。用图形来说以X轴为有功、Y轴为无功四个工况也称为四个象限。

发电机在理论上可以稳态运行于第1，2，3，4象限，第一象限：发电机状态，此时发电机向电网送出有功和无功；第二象限：调相运行状态，此时电机从电网吸收有功，同时发出无功；第三象限：电动机状态，此时电机从电网吸收有功和无功维持自身的运行；第四象限：进相运行状态，此时发电机发出有功同时从电网吸收无功。
简述之：
第一象限：有功X： 正； 无功Y： 正；
第二象限：有功X： 负 ； 无功Y： 正；
第三象限：有功X：负； 无功Y： 负；
第四象限：有功X：正； 无功Y： 负；

简单来说仅以第1、4象限加有功无功最大值组成的图即为发电机的PQ图，可以反映出此发电机的安全运行极限参考值。

四、机组进相运行时产生负面影响的四个方面

一、静态稳定性降低; 如果进相运行，而励磁系统反映不够迅速的话，当遇到系统波动或冲动时，如果发电机出现过剩功率，功角会继续增大，进相运行时功角已经大于90°，则导致功角越来越大而失去同步。

二、端部漏磁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。

三、厂用电电压降低; 厂用电引自发电机出口母线,进相运行时,由于发电机励磁电流降低和无功潮流倒送引起机端电压降低同时造成厂用电电压降低。

四、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。

五、进相运行时的相关规定

（1） 220kV母线电压超出电压曲线的高限值，#1发电机迟相运行无功已降至最低限。

（2）发电机定子铁芯及其各部温度低于允许温度。

在发电机进相运行时严格执行以下限制条件：

（1）厂6kV母线电压不低于5.8kV；发电机定子电压不低于19kV。

（2）发电机各部温度低于允许温度。

（3）发电机各运行参数应低于允许值。

（4）发电机功角最大不超过70°，以确保发电机组稳定运行。      

（5）#1机进相cosφ限制值：-0.95

发电机进相运行中超出以上限制条件之一时应调整进相深度至合格范围运行。当发电机定子电压处于合格范围内，而厂用6kV母线电压低于规定时，经当值值长同意，按规程的规定进行高厂变分接头的带电调整。

六、在实际情况中发电机进相运行时运行人员的处理行为

1.AVC装置正常投运时，发电机励磁系统根据AVC装置指令自动调节无功，不应人为干涉。

2.应严密监视发电机定子铁芯端部的温升，防止发电机过热的发生。并监视厂用负荷段的电压值。

3.发电机进相运行时，若因网上出现跳机等原因引起网上无功大幅波动，不应干涉发电机励磁调节器动作。

4.当系统发生振荡故障时，因为发电机进相运行方式有可能会使机组进入失步震荡的故障状态，应请示值长是否增加发电机励磁，使其转入迟相运行。