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(lái)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(wú)功功率過(guò)剩，在用電負(fù)荷處于低谷時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出的總感性無(wú)功可能大于用戶所需的感性無(wú)功和線路的無(wú)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(wú)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(guò)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(jiàn)表1。

表1

3 進(jìn)相試驗(yàn)的有關(guān)說(shuō)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(guò)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(guò)限值，定子鐵心溫度不超過(guò)120℃，定子繞組溫度不超過(guò)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(guò)額定電流11200A。

4 進(jìn)相試驗(yàn)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)120℃，定子繞組溫度不超過(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)120℃，定子繞組溫度不超過(guò)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(wú)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(guó)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(guó)電力出版社,2007.