陳東 匡一雷

摘 要：目前我國(guó)正處于大電網(wǎng)和大機(jī)組的發(fā)展時(shí)期，在假期和凌晨的用電需求量相對(duì)來(lái)說(shuō)少一些，此時(shí)就會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)中的感性無(wú)功過(guò)剩，從而使得電網(wǎng)的整體電壓偏高，電壓偏高不僅會(huì)降低電網(wǎng)中輸送電能的質(zhì)量而且會(huì)給各用電負(fù)荷的運(yùn)行帶來(lái)較大的安全隱患。為了解決上述問(wèn)題，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行由于其方便靈活以及經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)引起了人們的重視，本文主要研究了發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的限制因素和調(diào)壓效果。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行；限制因素；調(diào)壓效果；PSASP仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.169

0 引言

目前我國(guó)正處于大電網(wǎng)和大機(jī)組的發(fā)展時(shí)期，輸電線路的電壓等級(jí)越來(lái)越高，輸電線路的輸送距離越來(lái)越長(zhǎng)，在城市配電網(wǎng)絡(luò)中電纜線路由于其優(yōu)越性得到了越來(lái)越多的使用，上述因素使得電力網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生越來(lái)越多的無(wú)功功率。然而，假期和凌晨的用電需求量相對(duì)來(lái)說(shuō)少一些，此時(shí)就會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)中的感性無(wú)功過(guò)剩，從而使得電網(wǎng)的整體電壓偏高，電壓偏高不僅會(huì)降低電網(wǎng)中輸送電能的質(zhì)量而且會(huì)給各用電負(fù)荷的運(yùn)行帶來(lái)較大的安全隱患。為了解決上述問(wèn)題，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行由于其方便靈活以及經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)引起了人們的重視，通過(guò)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的電壓得到了越來(lái)越多的研究。本文主要通過(guò)仿真計(jì)算對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的限制因素和調(diào)壓效果進(jìn)行了分析。

1 進(jìn)相深度限制因素

影響發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行深度的限制因素有很多，主要有以下幾點(diǎn)：

（1）端部發(fā)熱。在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，有很大的端部漏磁流過(guò)定子端部的鐵芯以及轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)等部件。由于轉(zhuǎn)子端部的漏磁相對(duì)于定子來(lái)說(shuō)是運(yùn)行著的，因此在定子端部就會(huì)感應(yīng)出相應(yīng)的渦流，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)端部產(chǎn)生磁滯損耗發(fā)熱。

（2）功角靜穩(wěn)。當(dāng)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，隨著If的持續(xù)減小，將使δ增大，逐步逼近發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定極限，若繼續(xù)減小If，則發(fā)電機(jī)將面臨失穩(wěn)危險(xiǎn)。

（3）機(jī)端電壓。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，對(duì)于靜穩(wěn)極限和進(jìn)相深度影響最大的是機(jī)端電壓變化，因?yàn)閷?shí)際系統(tǒng)不可能為無(wú)窮大系統(tǒng)，無(wú)法維持機(jī)端電壓恒定的緣故。

（4）其他限制因素還包括廠用電電壓、升壓變高壓側(cè)電壓、系統(tǒng)母線電壓等各級(jí)電壓。進(jìn)相運(yùn)行能夠降低電壓，但是電壓不能無(wú)條件的下降，必須在系統(tǒng)規(guī)定的范圍內(nèi)，否則就會(huì)引起系統(tǒng)的崩潰。

2 進(jìn)相運(yùn)行仿真計(jì)算

本次仿真計(jì)算采用PSASP6.282版計(jì)算程序，本次仿真以某火電廠#5發(fā)電機(jī)為對(duì)象，以華北華中聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行不同有功出力下的仿真計(jì)算。有功出力分別選擇640MW、512MW、384MW、320MW。仿真過(guò)程中注意以下限制條件：發(fā)電機(jī)出口電壓不低于19kV（0.95UN）；電廠的6kV廠用電母線電壓不低于5.7kV（0.95UN）；各母線電壓維持在調(diào)度要求的范圍內(nèi)；按功角δ=90°為靜穩(wěn)極限，考慮應(yīng)留有足夠的靜穩(wěn)儲(chǔ)備，進(jìn)相運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)的功角不大于70度。

通過(guò)仿真計(jì)算分析得出如表1結(jié)果。

注：表中1“是”為滿足要求，“否”為不滿足要求。

3 進(jìn)相運(yùn)行仿真分析

按照系統(tǒng)電壓、發(fā)電機(jī)功角、靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、失磁計(jì)算等條件進(jìn)行驗(yàn)證，得到某火電廠#5機(jī)進(jìn)相深度限制值，如表2所示。

根據(jù)表1可知，發(fā)電機(jī)在有功640MW、無(wú)功-60Mvar，有功512MW、-102Mvar，有功384MW、無(wú)功-142Mvar，有功320MW、無(wú)功-163Mvar時(shí)，某火電廠#5機(jī)的功角分別為70°、70°、69.9°、70°，都已經(jīng)達(dá)到或者接近規(guī)定的上限70°，不能再進(jìn)相更深，因此功角是本次發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)的限制因素。當(dāng)發(fā)電機(jī)有功出力為320MW時(shí)，發(fā)電機(jī)能夠進(jìn)相最深，為-163Mvar，此時(shí)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓降到最低為19.43kV，升壓變高壓側(cè)電壓為528.81kV，廠用電電壓為5.78kV，某500kV母線電壓為531.01kV，均滿足要求，因此機(jī)端電壓、廠用電電壓、升壓變高壓側(cè)電壓、系統(tǒng)母線電壓均不是本次發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)的限制因素。由此可知，發(fā)電機(jī)的功角是影響發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行深度的唯一因素。

發(fā)電機(jī)在有功出力為640MW時(shí)進(jìn)相運(yùn)行的調(diào)壓效果如圖1所示。有功出力為512MW、384MW、320MW時(shí)調(diào)壓效果與圖1表現(xiàn)出的特性相同。

由圖1可知，當(dāng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)各母線電壓會(huì)降低，進(jìn)相深度越大，電壓下降的越多，其中廠用電電壓和機(jī)端電壓的下降幅度比升壓變高壓側(cè)電壓、某500kV母線電壓和木蘭220kV母線電壓的下降幅度大很多，以有功出力為320MW為例，廠用電電壓和機(jī)端電壓下降百分比達(dá)到4%左右，而升壓變高壓側(cè)電壓、木蘭500kV母線電壓和木蘭220kV母線電壓下降百分比只有1%左右，這是由于廠用電母線和機(jī)端母線離正在進(jìn)行進(jìn)相運(yùn)行的發(fā)電機(jī)較近，受到的影響更大。另外，由圖1可得，當(dāng)發(fā)電機(jī)的有功輸出逐步降低的時(shí)候，各母線電壓的下降幅度會(huì)逐步增大?？梢?jiàn)，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)電壓的調(diào)節(jié)效果是令人滿意的。

4 結(jié)論

（1）當(dāng)某火電廠#5發(fā)電機(jī)的有功輸出為640MW時(shí)，發(fā)電機(jī)的進(jìn)相深度為-60Mvar，當(dāng)有功輸出為512MW時(shí)，發(fā)電機(jī)的進(jìn)相深度為-102Mvar，當(dāng)有功輸出為384MW時(shí)，發(fā)電機(jī)的進(jìn)相深度為-142Mvar，當(dāng)有功輸出為320MW時(shí)，發(fā)電機(jī)的進(jìn)相深度為-163Mvar，因此隨著發(fā)電機(jī)有功輸出的降低，發(fā)電機(jī)的進(jìn)相深度會(huì)不斷增大。而且限制發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行深度的條件是發(fā)電機(jī)的功角接近70°。

（2）隨著發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行深度的加深，電力系統(tǒng)中各母線電壓水平會(huì)不斷下降，且距離進(jìn)相機(jī)組的電氣距離越近，電壓下降的幅度會(huì)越大，距離進(jìn)相機(jī)組的電氣距離越遠(yuǎn)，進(jìn)相運(yùn)行的調(diào)壓效果越差。隨著發(fā)電機(jī)有功輸出的減少，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的調(diào)壓效果也會(huì)更好。

參考文獻(xiàn)：

[1]史家燕，史源素，趙肖敏.發(fā)電機(jī)工況參數(shù)模型及進(jìn)相運(yùn)行在線監(jiān)測(cè)[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2006，26（11）：139-143.

[2]陳順曉，呂斌.同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)功角理論計(jì)算[J].甘肅電力技術(shù)，2003（02）：1-4.

[3]付俊杰.大型汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行狀態(tài)特性分析與研究[D].北京： 華北電力大學(xué)，2009.