周國平，單 華，喻 建，張 強

(江蘇方天電力技術有限公司，江蘇南京211102)

勵磁調(diào)節(jié)器是勵磁系統(tǒng)的核心控制部分，它根據(jù)發(fā)電機及電力系統(tǒng)運行的要求，自動調(diào)節(jié)功率單元輸出勵磁電流，在發(fā)電機出力變化和系統(tǒng)故障等工況下，維持發(fā)電機機端電壓穩(wěn)定?，F(xiàn)在較大型電廠都是幾臺發(fā)電機變壓器組在同一條母線下并列運行，改變其中任何一臺機組的勵磁電流不僅影響該機組的無功電流，而且還影響其它并聯(lián)運行機組的無功電流，從而引起母線電壓的變化。為了防止各臺機組間無功功率的無序分配，勵磁調(diào)節(jié)器中引入了附加電壓調(diào)差的功能，發(fā)電機的附加電壓調(diào)差功能可以保證機組間無功功率的合理分配，提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

1 發(fā)電機電壓調(diào)差定義

發(fā)電機電壓調(diào)差功能對勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)發(fā)電機無功功率有著重要的作用，反映了在勵磁調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)下發(fā)電機機端電壓Ug隨發(fā)電機無功輸出變化關系[1]。發(fā)電機電壓調(diào)差特性用調(diào)差率K來表征，發(fā)電機在功率因數(shù)為0的情況下，機端電壓、無功功率、電壓給定的關系為：

2 發(fā)電機電壓調(diào)差的作用

當2臺及以上的機組并列運行在同一條母線上時，總的無功功率將由各臺機組共同分擔。無調(diào)差特性時，發(fā)電機組之間的無功功率是任意分配的，機組會處于不穩(wěn)定的運行狀態(tài)。當有調(diào)差特性時，由于機組是并列運行于同一段母線，因此各臺機組機端電壓Ug大小相同，在各機組調(diào)差率K相同、電壓給定Uref接近的情況下，由式（1）可知，各臺機組之間的無功分配就會非常接近，不會出現(xiàn)無功功率無序分配的現(xiàn)象。

3 調(diào)差率的整定原則

對于單元接線的發(fā)電機組，由于主變壓器自然調(diào)差率（變壓器阻抗）較大，為了提高發(fā)電機組對系統(tǒng)的電壓（無功）支撐能力，一般勵磁調(diào)節(jié)器中電壓調(diào)差率選擇為負，用以補償變壓器的電壓降[2]，但補償壓降不能超過變壓器實際壓降。電壓調(diào)差率宜按下列方法整定：

（1）并列點（主變高壓側）的電壓調(diào)差率KT宜按照5%～10%整定，在無功分配穩(wěn)定的情況下取小值，同一條母線下的電壓調(diào)差率應相同[3]。

（2）發(fā)電機電壓調(diào)差率應考慮變壓器電抗壓降，變壓器電抗壓降標幺值為：

需要特別注意的是，為補償主變電抗產(chǎn)生的壓降，雖然要求發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的電壓調(diào)差特性為負調(diào)差，但當選擇負調(diào)差時，調(diào)差率必須小于主變的壓降，即發(fā)電機無功功率與電網(wǎng)電壓的關系曲線必須是下降特性。

4 調(diào)差率的測定

機組投入運行后，還需要對調(diào)差率進行測定，以便觀察它的設定值與設計值是否一致。根據(jù)大型汽輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)技術條件的相關規(guī)定，有甩無功負荷法和推算法[4]。

（1）甩無功負荷法。保持給定值不變，在功率因數(shù)為0情況下，甩50%～100%額定無功功率，測量甩負荷前后發(fā)電機機端電壓，按如下公式求得電壓調(diào)差率：

（2）推算法。在功率因數(shù)為0、50%～100%額定無功功率負荷下測得機端電壓和電壓給定值后，在發(fā)電機空負荷試驗中相同調(diào)節(jié)器增益下測量的對應的機端電壓U0，然后按式（4）計算。

上述2種試驗方法均需要發(fā)電機處于零功率因數(shù)工況，對于現(xiàn)代大型汽輪機組，機組并網(wǎng)后就必須帶一定初始有功功率，要保持零功率因數(shù)工況比較困難。對此，可以采用無功間接調(diào)整法。

（3）無功間接調(diào)整法。在勵磁調(diào)節(jié)器中實現(xiàn)調(diào)差功能的基本原理是：在電壓給定值之外附加一個與發(fā)電機功率（主要為無功功率）成一定比例關系的值ΔU：

由式（5，6）得：

無功間接調(diào)整法的試驗步驟：保持試驗機組的電壓給定值Uref和有功功率不變，通過改變相鄰機組的無功功率來間接改變試驗機組的無功功率，記錄試驗機組無功功率變化前后的機端電壓及無功功率

進一步可得出公式：

轉換成有名值為：

由式（8）可知，只要記錄試驗機組無功變化前后的的機端電壓及無功功率即可根據(jù)該公式計算出電壓調(diào)差率。由于無功間接調(diào)整法不需要機組有功功率為0，只要試驗過程中機組有功功率保持穩(wěn)定即可，解決了大型機組保持零功率因數(shù)工況比較困難的問題，目前大部分試驗已開始采用無功間接調(diào)整法。

5無 功間接調(diào)整法測定調(diào)差率的注意事項

（1）試驗機組無功功率的改變是通過相鄰機組的無功調(diào)整實現(xiàn)的，多個電廠、不同容量機組的試驗數(shù)據(jù)表明，相鄰機組無功增加一定值時，試驗機組無功減少量遠低于相鄰機組的增加量，一般約為相鄰機組的40%甚至更少，當相鄰機組無功變化幅值較小時，試驗機組無功及機端電壓變化均不明顯，直接影響了發(fā)電機電壓調(diào)差率測定的精度，因此相鄰機組的無功調(diào)整幅度應盡量大，上升或下降無功幅值視當時機組無功情況來定，原則上要求相鄰機組及試驗機組輸出無功功率上限不超額定無功，下限保證低勵限制不動作。對于有多臺相鄰機組的，可以采用同時調(diào)整多臺機組無功改變試驗機組無功的方法，最大限度的改變試驗機組的無功功率。試驗發(fā)現(xiàn)，當試驗機組無功變化幅值在額定無功容量15%時，就能完全滿足試驗的要求，可保證試驗結果的準確性。

（2）試驗時，試驗機組的電壓給定值及有功功率均應保持不變，為防止外部自動裝置（如AVC，AGC等）在試驗時調(diào)節(jié)機組的電壓及有功功率，試驗機組的AVC及AGC均應向調(diào)度部門申請臨時退出。

（3）試驗過程中，調(diào)整機組無功時，應密切監(jiān)視相關機組的機端電壓及廠用電壓，防止電壓過高或過低影響到機組的安全。

（4）試驗過程中，調(diào)節(jié)機組無功，應盡量按照單方向調(diào)整，即單向上升或下降，避免由于電網(wǎng)系統(tǒng)運行方式的變化和勵磁系統(tǒng)的靜差率等因素，影響試驗記錄數(shù)據(jù)的準確性。

（5）如測量的電壓調(diào)差率與設定值存在一定誤差，原因可能是記錄機端電壓的精確度不夠，根據(jù)現(xiàn)場測試經(jīng)驗，如果將機端電壓記錄準確到小數(shù)點后3位，將使測得的數(shù)據(jù)更準確，因此現(xiàn)場測量電壓用的表計必須使用0.2級或更高精度的電壓測量儀表。

6 結束語

發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的電壓調(diào)差直接關系到電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量及機組的穩(wěn)定。大型機組大都是發(fā)電機變壓器組單元制接線，發(fā)電機電壓調(diào)差率應采用負調(diào)差，但調(diào)差率不能大于變壓器的壓降。發(fā)電機電壓調(diào)差率的試驗是新投機組的必須試驗，可以采用規(guī)程推薦的甩無功法及推算法，但上述2種方法均需要發(fā)電機在零有功工況下，對于大型機組很難實現(xiàn)這一工況，無功間接調(diào)整法不需要機組有功功率為零，很好地解決了這一問題，建議試驗時采用無功間接調(diào)整法。無功間接調(diào)整法，在幾個不同的電廠、不同容量的機組測試中均得到了非常準確的調(diào)差率數(shù)據(jù)，對于分析出現(xiàn)系統(tǒng)波動時，各臺機組之間無功分配的合理性，有一定的應用價值。

[1]王永利.發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中調(diào)差特性分析[J].天津電力技術，2007(4)：32-33.

[2]孟凡超，吳 龍.發(fā)電機勵磁技術問答及事故分析[M].北京：中國電力出版社，2008：91.

[3]DL/T 843—2010，大型汽輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)技術條件[S].

[4]DL/T 1166—2012，大型發(fā)電機勵磁系統(tǒng)現(xiàn)場試驗導則[S].