发电机进相运行浅析

发电机进相运行浅析

【摘要】发电机进相运行能吸收电网过剩的无功功率，降低系统电压。它是利用系统现有设备增加的一种调压手段，达到扩大系统电压的调节范围，改善电网电压的运行状况。该方法操作简便。在发电机进相运行限额范围内运行可靠，其平滑无级调节电压的特点，更显示了它调节电压的灵活性。发电机进相运行是改善电网电压质量有效而且经济的重要措施。

【关键词】进相运行 试验 调节电压

1.发电机进相运行简介

发电机的进相运行方式，是一种同步低励磁的稳定正常运行方式。相对于定子电流I落后于定子电压UG的滞相运行而言，进相运行时的功率因数角是超前的，既定子电流I超前于定子电压UG。

设其端电压UG（定子电压）保持恒定，并设发电机内电势为Eq，定子电流为I，功率因数角为φ，功角为δ，发电机同步电抗为Xd。如果调节励磁电流If，Eq随之变化，功率因数角φ也发生变化。如增加励磁电流If，Eq变大，此时发电机负荷电流I产生去磁电枢反应，功率因数角φ是滞后的，即定子电流I滞后于定子电压UG，发电机向系统输送有功功率和无功功率，这种运行状态称为滞相运行，如图1（a）所示。反之，如果减小励磁电流If，使发电机内电势Eq减小，发电机负荷电流I产生助磁电枢反应，功率因数角

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φ变为超前的，即定子电流I超前定子电压UG，发电机向系统输送有功功率，但吸收无功功率，这种运行状态称为进相运行，如图1（b）所示。

2.发电机进相运行的必要性

随着国民经济的发展需要，超高压远距离输电网络不断扩大，导致系统无功增多。如220 KV、330KV和500 KV级的架空线路，每公里对地的容性无功分别为130KVar、400kvar和1000～1300 KVar。加之为弥补系统负荷高峰时的无功不足，在电网中还装设了一定数量的电容器。这些电容器有时难以适应系统调节电压的需要而及时投切。因此，在节假日或午夜等系统负荷处于低谷时，其过剩无功必导致电网电压升高，甚至超过运行电压容许的规定值。不仅影响供电的电压质量，还会使电网损耗增加，经济效益下降。

发电机进相运行能吸收电网过剩的无功功率，降低系统电压。发电机进相运行是结合电力生产需要而采用的切实可行的运行技术。它是利用系统现有设备增加的一种调压手段，达到扩大系统电压的调节范围，改善电网电压的运行状况。

该方法操作简便。在发电机进相运行限额范围内运行可靠，其平滑无级调节电压的特点，更显示了它调节电压的灵活性。发电机进相运行是改善电网电压质量有效而且经济的必要措施之一。

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华北电网要求：并入京津唐及华北电网的90MW及以上容量机组（含新并网机组）均应具备进相运行能力。应能够在进相工况下功率因数达到0.97以上安全运行。

3.发电机进相运行的影响因素

影响发电机进相运行的因素有四个：一为发电机静态稳定性降低；二为发电机端部漏磁引起的定子发热；三为发电机端电压下降导致厂用母线电压降低；四为发电机过负荷。

3.1静态稳定性降低问题：

当发电机的输入功率受到一些微小的扰动，发生瞬时的增大或减小时，如果不考虑调节器的作用，发电机能在瞬时扰动后很快恢复到原来的平衡运行状态，这称为发电机的静态稳定。反之，称为静态不稳定。

电机理论表明，发电机在进相运行时，其静态稳定性降低。随着发电机励磁电流的减小，进相深度的增加，其功角逐渐加大，当功角达到接近90°时，发电机将达到其静态稳定极限，此时若再减小励磁电流，则发电机将会失去稳定。实际上，发电机进相运行时，由静稳定决定的安全极限还与有无自动电压调节器有关，当发电机带自动电压调节器时，其稳定性大大提高，理论稳定极限将高于90

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3.4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。

记录数据见表1，在各种工况下，最大进相深度时，定子电流均未超过发电机额定定子电流值（定子额定电流：6470A）。定子电流不是本次进相试验的限制条件。

4.发电机进相运行试验

发电机在进行进相运行前，必须做进相运行试验，确认发电机安全进相深度。发电机进相运行试验时应注意以下事项。

4.1发电机进相运行时，发电机励磁调节器应运行在自动方式，发电机励磁调节器低励限制器及发电机失磁保护投运正常。

4.2发电机进相运行时，应按值长命令调节发电机进相深度。

4.3在增、减发电机励磁时，速度要缓慢，切忌快速大幅度调节，进相运行的限制值控制在规定范围之内，且始终保持小于低励限制动作值。

4.4在降低发电机励磁时，若低励限制器动作，应立即停止降低发电机励磁，适当增加发电机励磁。

4.5发电机进相运行时，要注意监视发电机的静稳定情况，发电机各表记指示正常无摆动，防止发电机失步发生。

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4.6发电机进相运行时，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，铁芯端部（即背部）的温度不超过120℃、铜屏蔽齿压板（即铁芯夹）温度不超过120℃ 。

4.7发电机进相运行时，厂用电压不应低于额定值的95% （380V各段最低电压不低于361V），发电机定子电压不应低于额定值的95%，进相运行期间应保持发电机定子电流不超过额定值。此次试验中即为主要限制条件。

4.8发电机进相运行时，如发现其它运行机组有功、无功有明显的摆动现象时应即刻增加该发电机励磁电流，同时汇报值长，恢复该发电机滞相运行。

4.9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。

4.10当网上电压正常后，应根据值长命令恢复发电机滞相运行。

5.结论

通过试验证明影响发电机进相运行的四个因素有三个不构成这台机组进相运行的限制条件，只是在进相深度较深时，厂用电电压接近允许最低值为361V，因此该机组进相深度不能超过该项试验值。在此范围内进相运行是可行的。

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通过改变发电机运行工况，吸收电网过剩的无功功率，从而达到降低电网电压，保证电压质量。表4为试验中录得的母线电压。从中可以看出，无功进相以后使得母线电压降低至接近额定值，如果在无功过剩的状态下，其稳定电网电压，保证电压质量的作用显而易见。

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