600MW汽輪發電機進相運行探討

陳子昂

摘 要：隨著我國社會經濟的快速發展，各類容量較大的坑口機組數量不斷增多，導致我國部分區域電網容性負荷不斷增加，致使電網電壓值不斷升高，發電機功率因數擴大。與進相區域過于接近的話，系統電壓值如果過高將會對電氣設備應用壽命產生較大威脅，導致電力系統經濟價值不斷降低。發電機在進相運行過程中具有平滑調壓的特征，在對電網建設投資進行調節的情況下，能夠有效吸收夜間低負荷的無功功率，這樣能夠提高電網電壓運行品質，具有較為顯著的經濟性特征。將汽輪發電機勵磁電流進行控制，能夠由遲相階段向進相階段進行轉變，使得汽輪發電機無功功率有效改善。汽輪發電機在進相運行過程中，需要對汽輪機進相運行限制性進行分析，在汽輪發電機穩定運行范圍內，需要留有靜態穩定儲備。

關鍵詞：汽輪發電機 進相 發熱 試驗

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）12-0-01

隨著我國電力體制改革工作深入發展，電能質量的相關指標在不斷更新，對電壓考核提出了更多更為嚴格的要求。加上電力系統的快速發展以及機組容量值不斷擴大，系統電容電流較大。輸電線如果處于負荷低谷時期，輸電線電容電流會導致系統無功功率值不斷增加，這樣會直接導致母線電壓值超出上限額。過去傳統應用的電壓調節措施不能全面適應當前電力系統運行基本要求，所以需要發電機無功調節措施進行更新，通過大機組進相措施對電力系統中無功功率進行吸收，降低電壓值，確保電網能夠得到有效控制。

一、發電機進行運行原因概述

隨著電力系統不斷發展完善，電纜線路以及高壓輸電線路數量在不斷增加，其中相間與相對地電容也不斷增加，使得系統容性負載不斷增加，能夠從系統中吸收較多容性無功功率，各項數值受到系統結構影響，與系統負載大小變化沒有明顯關系。當系統在實際運行過程負荷處于低谷狀態，出現的感性無功功率超出網絡感性與用戶無功損耗總和。系統中某個樞紐點電壓值將會逐步超出限定值，此時可以通過調相機對無功功率進行吸取，確保電壓能有效恢復到限額控制范圍內。但是傳統調相補償不能對電力系統電壓值進行有效控制，由于實際容量較小，在具體調節過程中不具有平滑性，這樣不能全面適應當前電力系統基本運行高要求。所以在電力系統中添加無功調節措施能夠從經濟角度出發，通過發電機在系統輕載中進行運行，使得系統無功功率有效吸收，這樣能夠確保系統電壓得到有效調整，無功功率能夠趨于平衡[1]。

二、發電機在運行階段需要注意的相關問題分析

當發電機處于進相運行時，會保持有功功率實際輸出值不變。隨著進相深度不斷擴大，勵磁電流會相對減少，功角也逐步擴大。根據功角的基本變化，發電機靜態穩定極限也會發生相應變化。當功角數值達到90°之后，此時會達到發電機靜態穩定的極限，此時發電機靜態穩定限額曲線與連接的系統數值相關。在相同特性的汽輪發電機應用過程中，在不同電力系統中進相運行穩定限額曲線具有一定差異，系統電抗數值越大，發電機靜態穩定極限容量值會不斷降低。發電機進相運行的穩定極限值與系統電抗值之間具有一定聯系性，與發電機端電壓幅度大小具有一定聯系性。在發電機進相運行過程中，需要機端電壓進行控制，將其控制在額定電壓的90%以上，這樣能夠確保電廠用電系統保持穩定工作運行狀態，并且具有靜態穩定儲備系數[2]。

發電機在進相運行過程中對發電機端部發熱問題具有較大影響，在相同端部冷卻條件下，發電機基本功率因數會不斷呈現出轉移狀態，會導致定子端部元件產發熱問題并趨于嚴重狀態。隨著發電機進相程度不斷擴大，需要保持元件基本溫度能夠在規定值范圍之內，需要將發電機出力降低。從各項試驗以及具體運行情況來看，限制機組進相深度的主要條件就是確保發電機端部不會出現發熱問題。發電機在進相運行狀態下，會出現與失磁保護進行配合的問題，失磁保護低電壓如果偏高或是進相深度未能有效控制，將會引起保護動作。此時在運行過程中還需要對各項安全問題進行探析[3]。

三、汽輪發電機進相運行理論與無功調節

在汽輪發電機實際運行過程中會釋放出無功功率和有功功率，此過程被稱為遲相運行狀態，此時功率因數角會大于0。汽輪發電機從電力系統中能夠獲取相應的無功功率補充，同時在電力系統運行中不斷釋放有功功率就是汽輪機發電機進行運行，汽輪發電機基本進相運行與低勵磁狀態下的運行狀態相等。為了能夠滿足負荷節點電壓要求以及保障進相平衡，需要通過并網發電機來提高電力系統無功功率。確保容量較大的電網中電壓和頻率保持穩定值，在促使原有的發電機保持拖動轉矩不變的同使，也保證有功功率穩定不變[4]。

通過對發電機勵磁電流進行改變能夠全面改變汽輪發電機無功功率，當汽輪發電機處于過勵階段時，發電機所釋放的無功功率和無功分量會在勵磁電流影響下不斷降低。七輪發電機處于常規勵磁階段時，無功功率與無功分量數值為0，此時隨著勵磁電流量不斷降低，會導致汽輪發電機產生較大功率。當汽輪發電機處于進相階段時，多項參數值不會發生較大變化，會對汽輪發電機基本運行質量產生較大影響。汽輪發電機處于進相運行階段時，發電機需要保持同步穩定的轉速，確保功率因數能夠發生相應變化，提高汽輪發電機基本運行效率，不會對運行狀態產生較大影響。在規定區域范圍內，電力系統進相階段能夠保持穩定運行，對進相深度進行分析能夠通過實驗法與驗算法進行確認。當發電機運行過程中攜帶感性負載時，電樞反應具有去磁性質，能夠保障發電機端電壓數值不變，此時需要不斷早呢更加勵磁電流。隨著無功功率的轉變，需要通過對勵磁電流進行調控來實現[5]。

四、汽輪發電機進相運行限制要素與應對措施

發電機在實際工作運行過程中，技術人員可以根據運行要求在輔助系統或是電機位置上裝配相應的自動監控裝置，確保系統能夠有效調試之后再進行應用。但是系統在運行過程中需要對系統多項參數模式進行掌控，便于發現問題之后能夠及時采取有效的處理措施。比如在相同工況環境下的定子繞組與正常模式存在差異時，為了提高其運行安全性，需要在啟動過程中對多項運行該參數進行記錄分析，提高運行檢測的準確性。在電網發展過程中，需要對電阻進行忽略才能更好地進行計算分析。汽輪發電機進相運行的限制要素較多，主要有靜穩定極限對汽輪發電機進相運行的限制、定子端部鐵心溫升對進相深度的限制、汽輪發電機機端電壓對發電機進相深度的限制、低勵磁對進相深度的限制等。針對各類限制性要素需要采取相應的技術應對措施，汽輪機進相深度對其基本應用性影響較大。所以當前可以通過勵磁調節器確保發電機能夠進入到穩定區域，這樣能夠保障電磁功率數值不斷擴大，擴大進相深度，通過自動勵磁方式能夠提高機組穩定性，擴大靜態穩定邊界范圍。對發電機基本運行情況分析可知，當前要想對發電機端部損耗以及溫升進行控制的措施主要有以下方面，做好磁屏蔽與點屏蔽，對渦流回路進行分割，擴大冷卻型，逐步增加漏磁通的阻抗性。

五、600MW汽輪發電機進相運行實驗

600MW汽輪發電機在遲相運行狀態中，發電機能夠輸出有功功率和無功功率，發電機進相運行從系統吸收無功方式，這樣能夠在經濟性基礎上全面調控系統電壓過高對各類輸變電設備運行造成的威脅性。目前需要對的發電機進相運行展開試驗，全面提升電網電壓質量，確保發電機組運行質量全面提升。發電機在進相運行過程中，定子端部結構發熱溫升需要進行合理設計。在發電機進相運行過程中，需要對穩定極限變化等情況進行探究。在實驗前需要對自動勵磁調節器運行狀態進行調整，然后檢查線路電壓基本運行變化情況。在試驗活動開展之前，需要組織技術人員進行指揮，確保負荷能夠保持平穩變化，根據具體情況對試驗負荷點順序進行不舍。保障有功功率數值能夠達到300MW，對發電機勵磁電流進行調節。對勵磁電流進行調整，確保基本功率因數能夠達到0.95，在穩定狀態下運行。然后再對勵磁電流進行調節，確保發電機能夠進入進相運行狀態。在具體實驗過程中，不同工況點有功負荷基本次序需要結合負荷情況進行決定。在發電機進相運行過程中，機段電壓會不斷降低，會導致母線電壓降低。在試驗過程中，需要對電壓變化情況進行監控。對不同測點溫度變化情況進行關注，發現問題之后需要及時轉變發電機運行狀態。

結語

汽輪發電機在運行過程中限制性要素較多，在運行過程中可以通過汽輪發電機進相運行調節電網電壓運行成效。600MW汽輪機發電機進行運行對電網電壓調節具有良好成效，能夠對電力系統無功功率有效吸收。大型七輪發電機進相運行是一種較為便捷的運行方式，能確保電壓質量有效改善，但是對系統穩定性會有較大影響。

參考文獻

[1]張小蘭.600MW汽輪發電機進相運行時定子端部發熱和限制措施[J].重慶電力高等專科學校學報，2006，11（1）：6-9.

[2]穆興華.黑龍江電網350MW汽輪發電機進相運行試驗分析[J].黑龍江電力，2015，37（1）：57-60.

[3]鮮霄，尋志偉，周道軍等.大型汽輪發電機運行與無功控制[J].電工技術學報，2015，30（5）：98-105.

[4]翁洪杰.大型汽輪發電機組的進相運行試驗研究[J].電工技術，2011（2）：47-48.

[5]張艷艷.大型汽輪發電機運行與無功控制研究[J].內燃機與配件，2017（13）：40-41.