王茂松

（山東科技大學(xué)大唐魯北發(fā)電廠，山東 青島 266500）

1 引言

由于山東電網(wǎng)大容量機(jī)組迅速增加，大容量輸電線路也在不斷增加，輸電線路越來越長(zhǎng)，線路相間和對(duì)地電容相應(yīng)增大，系統(tǒng)的容性負(fù)荷大量增加，造成電力系統(tǒng)無功功率過剩，在用電負(fù)荷處于低谷時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出的總感性無功可能大于用戶所需的感性無功和線路的無功損耗總和，致使電網(wǎng)局部電壓偏高，嚴(yán)重影響電網(wǎng)送變電設(shè)備的安全可靠地運(yùn)行。因此必須吸收系統(tǒng)多余的無功功率，降低電網(wǎng)電壓，以前通常的做法是采用并聯(lián)電抗器或安裝同步調(diào)相機(jī)，但增加了設(shè)備投資，且在運(yùn)行使用上受到一定的限制。從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行角度考慮的話，利用發(fā)電機(jī)，尤其是大型發(fā)電機(jī)在系統(tǒng)負(fù)荷處于低谷時(shí)進(jìn)相運(yùn)行，即通過勵(lì)磁系統(tǒng)降低發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)由遲相運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)相運(yùn)行，是一種切實(shí)可行的辦法。

2 概述

大唐魯北發(fā)電廠裝機(jī)容量為2×330MW，#1機(jī)組于2009年9月并網(wǎng)發(fā)電，#2機(jī)組計(jì)劃于2009年12月并網(wǎng)發(fā)電，機(jī)組參數(shù)見表1。

表1

3 進(jìn)相試驗(yàn)的有關(guān)說明

通常限制發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行能力的主要因素有：發(fā)電機(jī)的靜穩(wěn)定、定子各端部部件的溫升、220kV母線電壓、廠用電母線電壓、發(fā)電機(jī)機(jī)端額定電流。

（1）發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)定

為保證發(fā)電機(jī)的靜穩(wěn)定，在試驗(yàn)中監(jiān)視發(fā)電機(jī)的功角不超過70°，且只進(jìn)行勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)下的進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)。當(dāng)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器投入運(yùn)行時(shí)，大大提高了發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定極限，增強(qiáng)穩(wěn)定運(yùn)行的能力。

（2）定子各端部部件的溫升

試驗(yàn)時(shí)監(jiān)測(cè)端部各部件溫度不超過限值，定子鐵心溫度不超過120℃，定子繞組溫度不超過90℃。

（3）220kV母線電壓

220kV母線電壓不低于額定值。

（4）廠用電母線電壓

進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，隨著發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的減小，發(fā)電機(jī)端電壓降低，廠用母線電壓也會(huì)降低。進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)要求發(fā)電機(jī)電壓不低于18kV，6kV母線電壓不能低于5.7kV，400V母線電壓不能低于361V，低于上述值時(shí)進(jìn)相深度不能繼續(xù)加大，并增加勵(lì)磁以減小進(jìn)相深度。

（5）發(fā)電機(jī)機(jī)端額定電流

發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)機(jī)端電流不應(yīng)超過額定電流11200A。

4 進(jìn)相試驗(yàn)過程

試驗(yàn)前勵(lì)磁調(diào)節(jié)器解除低勵(lì)限制。

在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前，利用8808波形記錄儀測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子鍵相信號(hào)與發(fā)電機(jī)定子電壓的相位角，將初始角設(shè)置為零。

發(fā)電機(jī)并網(wǎng)帶負(fù)荷正常運(yùn)行后，試驗(yàn)分有功為160MW（50%Pn）、230MW（70% Pn）、330MW（100%Pn）三種工況進(jìn)行，其中330MW試驗(yàn)工況在高備變帶廠用電下進(jìn)行，另兩種工況在高廠變帶廠用電下進(jìn)行。

試驗(yàn)時(shí)，#1發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器置于自動(dòng)勵(lì)磁方式下、運(yùn)行人員在試驗(yàn)過程中保持#1發(fā)電機(jī)組的有功、內(nèi)冷水溫度、冷氫溫度、氫冷器進(jìn)水溫度不變，進(jìn)水壓力均為額定值。

（1）廠用電由高廠變供給的進(jìn)相深度試驗(yàn)

在發(fā)電機(jī)遲相運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)有功為160MW，運(yùn)行人員手動(dòng)降低勵(lì)磁，使發(fā)電機(jī)由遲相向進(jìn)相過渡，然后緩慢降低發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，直至進(jìn)行到滿足限制進(jìn)相運(yùn)行的條件（功角不大于70度、定子鐵心溫度不超過120℃，定子繞組溫度不超過90℃、發(fā)電機(jī)電壓不低于18kV，6kV母線電壓不能低于5.7kV，400V母線電壓不能低于361V）為止。

此時(shí)應(yīng)記錄定子各部分溫度（定子線圈溫度，定子鐵心溫度，進(jìn)、出風(fēng)溫度）、定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流、cosφ、功角、220kV、6kV、400V母線電壓。

試驗(yàn)完畢后機(jī)組恢復(fù)至遲相運(yùn)行。

有功為230MW下的進(jìn)相深度試驗(yàn)過程與160MW下的完全相同。

（2）廠用電切換至備變狀態(tài)下的進(jìn)相深度及溫升試驗(yàn)

在發(fā)電機(jī)遲相運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)有功為330MW，然后開始進(jìn)相深度試驗(yàn)。

試驗(yàn)時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)手動(dòng)降低勵(lì)磁，使發(fā)電機(jī)由遲相向進(jìn)相過渡，然后緩慢降低發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，直至進(jìn)行到滿足限制進(jìn)相運(yùn)行的條件（功角不大于70°、定子鐵心溫度不超過120℃，定子繞組溫度不超過90℃、發(fā)電機(jī)電壓不低于18kV，6kV母線電壓不能低于5.7kV，400V母線電壓不能低于361V）為止，然后維持發(fā)電機(jī)的有功、無功不變，進(jìn)行溫升試驗(yàn)。

此時(shí)應(yīng)監(jiān)視定子端部鐵心溫度、功角、系統(tǒng)母線電壓、6kV、400V母線電壓變化。每5m in記錄一次定子各部分溫度（定子線圈溫度，定子鐵心溫度，進(jìn)、出風(fēng)溫度）、定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流、cosφ、功角。當(dāng)定子鐵心兩次記錄間隔的溫度差不大于1K后，可以認(rèn)為鐵心溫度已穩(wěn)定。試驗(yàn)完畢后將機(jī)組恢復(fù)至遲相運(yùn)行。

5 試驗(yàn)結(jié)果分析

發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的能力與發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù)、定子鐵心端部結(jié)構(gòu)及其材質(zhì)、發(fā)電機(jī)于電網(wǎng)中的位置、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的性能與是否投入等諸因素有關(guān)。降壓能力與電網(wǎng)容量和潮流分布有關(guān)。

從本次實(shí)測(cè)結(jié)果可以看到，銅屏蔽溫度最高的工況為326MW下進(jìn)相50.3MVar，此時(shí)發(fā)電機(jī)端部的磁密最高，最高溫度為 65.2℃，溫升為 24.6K，離溫度限額 130℃有很大差距，因此該機(jī)在進(jìn)相時(shí)不受端部結(jié)構(gòu)件發(fā)熱的限制。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出：該機(jī)進(jìn)相深度受機(jī)端電壓及廠用電電壓降低條件限制。廠用電由高備變帶的工況是機(jī)端電壓降至18.2kV限制住進(jìn)相深度，廠用電由高廠變帶的工況是400V電壓降至360V左右限制住進(jìn)相深度，此時(shí)220kV母線電壓分別下降7.2kV和6.4kV，調(diào)壓效果明顯。

表2 #1發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果

6 結(jié)論

大唐魯北發(fā)電廠#1發(fā)電機(jī)進(jìn)相深度主要受機(jī)端電壓及廠用電電壓降低條件限制。

試驗(yàn)各工況點(diǎn)進(jìn)相深度為：326MW負(fù)荷工況下為-50.3MVar、230MW負(fù)荷工況下為-50.0MVar、169MW負(fù)荷工況下均為-50.0MVar。

[1]Prabha Kundur.電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制[M].北京:中國電力出版社,2001.

[1]劉取.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性及發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制[M].北京:中國電力出版社,2007.