600 MW發電機電壓質量指標測試簡述

張念國

摘要：文章系統闡述了600 MW發電機電能質量主要指標中電壓質量指標的概念及相關試驗標準，介紹了電壓質量主要幾個指標的測試流程和方法，并詳細分析了測試結果，以供同類型機組的電廠借鑒。

關鍵詞：電壓質量；測試；標準；方法；結果分析

中圖分類號：TM621.3文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）22-0106-02

目前，單機容量600 MW機組是當今大型發電廠主流發電機，向電網輸送大量的能源，電能作為電力產品，電能質量越來越受到人們的普遍關注，電壓又是電能質量重要指標之一，電壓質量是實際電壓各種指標偏離規定值的程度，包括波形畸變（諧波）、電壓波動與閃變、三相不平衡等，如電壓質量不合格會產生電污染，給電網及用戶造成嚴重危害，所以，600 MW發電機組的電能質量特別是電壓質量測試顯得尤為重要，文章對某電廠#1機組600 MW發電機新投產之初幾項主要電壓質量指標測試情況進行簡述。

1測試目的

該電廠600 MW發電機采用由上海汽輪發電機有限公司引進美國西屋技術生產制造的第一批汽輪發電機組，型號為QFSN-600-2，勵磁方式為發電機出口接帶勵磁變的全靜態勵磁系統。通過對該電廠#1機600 MW發電機出口電壓質量情況進行測試，以確認引進國外技術國內首批生產制造的600 MW發電機的電壓質量是否滿足國家標準要求。

2標準和允許值

2.1測試標準

由于本測試在電能質量部分標準更替期間進行，所以本次試驗新舊標準均作參考，執行限值更為嚴格的標準作為本次測試評判標準。分別有：GB/T 14549-1993《電能質量 公用電網諧波》，GB 12326-2000和GB/T 12326

-2008《電能質量電壓波動和閃變》，GB/T 15543-1995《電能質量三相電壓允許不平衡度》，GB/T15543-2008《電能質量三相電壓不平衡》，GB 755-2000《同步電機定額和性能》，GB/T 7064-2002《透平型同步電機技術要求》。

2.2測試允許值

①該電廠#1機發電機出口電壓為20 kV，而GB/T 14549-93 《電能質量 公用電網諧波》對20 kV電壓等級諧波未作規定，可參考35 kV電壓等級，電壓總諧波畸變率THD允許值為3.0%。根據GB/T 7064-2002《透平型同步電機技術要求》中對電壓波形正弦性畸變率的要求，發電機在空載額定電壓和額定轉速時，其線電壓波形正弦畸變率應不超過5%。

②根據GB12326-2000《電能質量電壓波動和閃變》規定，發電機出口電壓等級對應短時間電壓閃變Pst限值為0.9,長時間電壓閃變Plt限值為0.7；短時間電壓閃變測量周期取10 min，每天不得超標7次（70 min），即95%概率值不超過限值；長時間電壓閃變測量周期取2 h，每次均不得超標。GB/T 12326-2008《電能質量 電壓波動和閃變》，規定＜110 kV電壓等級閃變限值以長時間閃變Plt限值1.0為標準，該限值較原閃變限值放寬，僅作參考。

③根據GB/T 15543-1995《電能質量三相電壓允許不平衡度》和GB/T15543-2008《電能質量三相電壓不平衡》均規定，電壓不平衡度允許值為2%，短時不超過4%。

3測試指標及流程

3.1試驗條件

①測試設備和系統正常運行,配備必要的消防器材。

②所需工作電源完整、可靠（工頻交流電源）。

③試驗區域場地平整，道路通暢，照明充足。

④現場試驗接線人員必須熟悉圖紙、設備、電力系統相關的規程。

3.2測試指標

#1發電機出口測點：#1發電機出口電壓和電流，測試信號取自發電機出口PT二次側（線電壓）和CT二次側，PT變比：20 kV/100 V，CT變比：25 000 A/5A。發電機在空載額定電壓和額定轉速下，測量發電機出口電壓，并網帶負載后，繼續測試。測試指標：諧波電壓、三相電壓不平衡度、電壓閃變，空載情況下不進行電壓閃變測試。

3.3測試流程

①準備好合格的符合國家標準要求測試工器具和試驗儀器，試驗人員交底和分工。

②做好組織、安全和技術措施，待許可測試開始后，進行試驗接線。

③確認試驗接線無誤后，開始測試。

④記錄運行方式、PT、CT變比以及試驗等數據。

⑤測試完成后，拆除試驗接線，進行下一指標的測試。

⑥對測試數據進行記錄和分析，得出測試結果，編寫測試報告。

4測試結果

4.1測量結果判斷標準

對諧波、短時間電壓閃變、電壓不平衡度的測量結果以95%概率值作為判斷是否合格的依據。對長時間電壓閃變、短時電壓不平衡度的測量結果以最大值作為判斷是否合格的依據。

4.2測試結果分析

4.2.1發電機空載測試

發電機空載（額定電壓，額定轉速）三相諧波電壓和電壓不平衡度統計情況如表1所示。

從表1可以看出，發電機空載三相諧波電壓和三相電壓不平衡度結果：發電機A、B、C三相電壓總諧波畸變率的95%概率值分別為0.314%、0.327%、0.327%，遠小于GB/T 7064-2002《透平型同步電機技術要求》規定的5%的線電壓波形正弦畸變率的要求，也小于GB/T 14549-93 《電能質量-公用電網諧波》規定的3%電壓總諧波畸變率的要求；三相電壓不平衡度最大值為0.077%，95%概率值為0.071%，均遠小于2%和4%的允許值。

4.2.2發電機帶負載測試

發電機負載（P=600 MW，Q=50 MVar）三相諧波電壓統計情況如表2所示。

從表2可以看出，帶負載時#1發電機諧波電壓測試結果：發電機A、B、C三相電壓總諧波畸變率的95%概率值分別為0.289%、0.277%、0.300%，均小于GB/T 14549-

93 《電能質量 公用電網諧波》規定的3%的要求，各次諧波電壓含有率也小于標準允許值。

發電機負載（P=600MW，Q=50MVar）電壓閃變和三相電壓不平衡度統計情況如表3所示。

從表3可以看出，帶負載時電壓閃變和三相電壓不平衡度測試結果：發電機短時間電壓閃變和長時間電壓閃變均很小，三相最大長短閃變分別為0.119，均遠低于允許值0.9和0.7，且遠低于GB/T 12326-2008《電能質量 電壓波動和閃變》規定的1.0；三相電壓不平衡度最大值為0.113%，95%概率值為0.106%，均遠小于2%和4%的允許值。

4.2.3測試結論

該電廠600 MW發電機在空載和額定電壓及額定轉速下，其線電壓波形正弦畸變率小于GB/T7064-2002《透平型同步電機技術要求》規定的5%的要求，且小于GB/T 14549-93《電能質量公用電網諧波》規定的3%的電壓總諧波畸變率的要求；其三相電壓不平衡度也小于標準規定的允許值；在帶負載運行情況下，其電壓諧波、三相電壓不平衡度和電壓閃變指標也均滿足相應國家標準規定要求。

5結語

通過以上對引進國外技術國內首批制造的600 MW發電機電壓質量指標的測試及結果分析說明，大型發電機電壓質量指標測試，需要充分的準備工作和正確的測試方法作保證，并對測試結果加以分析和判斷，方可達到測試的目的。本次測試為該電廠600 MW發電機組的安全可靠運行，打下了堅實的基礎，同時可供同類型機組的電廠作參考。

參考文獻：

[1] 程浩忠,艾芊,張志剛.電能質量[M].北京:清華大學出版社,2006.