水電站發(fā)電機進相運行技術措施思考

摘 ? ?要：發(fā)電機正常運行時，向系統(tǒng)提供有功的同時還提供無功，定子電流滯后于端電壓一個角度，此種狀態(tài)即遲相運行。當逐漸減少勵磁電流使發(fā)電機從向系統(tǒng)提供無功而變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無功，定子電流從滯后而變?yōu)槌鞍l(fā)電機端電壓一個角度，此種狀態(tài)即為發(fā)電機的進相運行工況。發(fā)電機進相運行時各電氣參數是對稱的，并且發(fā)電機仍保持同步轉速，因而是屬于發(fā)電機正常運行方式中功率因數變動時的一種運行工況。

關鍵詞：發(fā)電機;進相;思考

1 ?發(fā)電機組失磁進相運行的危害

發(fā)電機失磁后機端定子電壓會顯著降低，系統(tǒng)電壓也會降低，系統(tǒng)內用電設備電流增加表現有下面幾種情況。

1.1 ?定子電流增大

發(fā)電機組失磁異步進相運行時，機組要從系統(tǒng)吸取較大的無功，定子電流會明顯增大;又因為電壓的降低，在機組輸出有功一定的情況下，定子電流也要大一些，會導致定子溫升比正常時較高，考驗機組絕緣耐熱水平。

1.2 ?轉子過熱和振動

發(fā)電機失磁異步進相運行時，定子還有負序磁場，負序磁場對轉子有雙倍同步轉速的相對運動，因此在轉子繞組以及轉子本體中則會感應出兩倍額定頻率（100Hz）的電流，這樣會加劇轉子過熱水平。這些電流不僅流過轉子的本體，還流過護環(huán)、槽契與齒以及套箍的許多接觸面，這些地方電阻高，發(fā)熱尤為嚴重，可能產生局部過熱，破壞轉子部件的機械強度和繞組絕緣。因此，兩倍頻率電流引起轉子的發(fā)熱對水電站發(fā)電機特別危險大。

1.3 ?發(fā)電機失磁進相運行對系統(tǒng)電壓的影響

發(fā)電機失磁后要從系統(tǒng)吸取無功功率，主要由兩部分組成：一部分是提供電機所需的勵磁無功;另一部分是定、轉子漏抗中消耗的無功。如果失磁機組的單機容量較大，系統(tǒng)容量較小，系統(tǒng)電壓將會顯著下降，使電力系統(tǒng)各部分之間失步，伴隨著異步振蕩，系統(tǒng)內將甩掉大量負荷，甚至造成整個系統(tǒng)崩潰瓦解。

1.4 ?對其他用電設備的影響

一旦電網電壓降低，會導致機組附近網內用電設備低壓跳閘，如交流接觸器低壓瞬時釋放跳閘、變頻設備低壓保護跳閘等，會對正常用電造成影響。

2 ?發(fā)電機進相運行處理

維持系統(tǒng)電壓正常，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，網上電壓低時，禁止進相運行。進相運行時，維持發(fā)電機出口電壓在±5%Un范圍內，防止發(fā)電機靜穩(wěn)極限降低，保證發(fā)電機冷卻水溫、水壓、流量在額定參數范圍內， 監(jiān)視定子溫升不超規(guī)定，尤其是定子端部溫度不超過120℃。 發(fā)電機進相運行期間，各部分溫度、溫升超過運行限額，手動增加無功負荷。發(fā)電機進相運行期間，發(fā)電機定子電壓、定子電流不能超過運行限額，否則聯系調度減少有功，發(fā)電機進相運行中，應按調度給定進相深度目標微量細調平穩(wěn)操作，接近給定深度時，操作要平穩(wěn)微調，并嚴密監(jiān)視發(fā)電機無功變化和6kV廠用母線電壓，在發(fā)電機進相運行期間，出現失步振蕩現象時，應立即增加勵磁電流直至遲相運行，必要時減小有功負荷，仍不能拉入同步時，按照值長命令解列機組。在調整進相深度過程中，應注意相鄰機組的無功負荷，力求合理分配。如果按調度給定進相深度目標調整到主變高壓側電壓仍高于調度給定的電壓曲線，應立即匯報調度，并按調令執(zhí)行。當無功負荷調至給定進相深度時，運行人員應認真監(jiān)盤，精心調整操作盡力保持運行工況穩(wěn)定，不得超過發(fā)電機的出力曲線及V形曲線的限額，謹防有功負荷大幅度變化，導致無功進相深度變化使發(fā)電機功角增大，超過靜穩(wěn)極限失步振蕩，發(fā)電機進相運行中，每小時記錄一次發(fā)電機各部溫度，發(fā)電機進相運行如果無功負荷、端部溫度、6kV廠用工作母線電壓達到限制條件時，應立即增加勵磁電流至遲相穩(wěn)定運行，使各限制條件均在允許范圍內運行。

3 ?發(fā)電機進相運行注意事項

發(fā)電機的進相運行必須嚴格按照調度命令進行，應按規(guī)定調節(jié)發(fā)電機進相深度，發(fā)電機進相運行時，發(fā)電機勵磁調節(jié)器應運行在自動方式，發(fā)電機勵磁調節(jié)器低勵限制器及發(fā)電機失磁保護投運正常，勵磁系統(tǒng)無任何缺陷及異常，在增減發(fā)電機勵磁時，速度要緩慢，切忌快速大幅度調節(jié)，進相運行的限制值控制在規(guī)定范圍之內，且始終保持小于低勵限制動作值。在降低發(fā)電機勵磁時，若低勵限制器動作，應立即停止降低發(fā)電機勵磁，適當增加發(fā)電機勵磁直至告警消失。發(fā)電機進相運行時，監(jiān)盤人員應嚴密監(jiān)視，使其各參數在允許范圍內運行，要認真監(jiān)視發(fā)電機進、出口風溫，嚴密監(jiān)視發(fā)電機定子鐵芯的溫度，防止發(fā)電機過熱的發(fā)生。要保證發(fā)電機定子鐵芯、齒部、壓指、大小壓圈溫度小于110℃，發(fā)電機定子電壓大于19.8kV，應保持發(fā)電機定子電流不大于1.05倍額定電流，發(fā)電機進相運行時，發(fā)電機的失磁保護和失步保護必須投入運行，要注意監(jiān)視發(fā)電機的靜穩(wěn)定情況和機組振動情況，注意發(fā)電機各表計指示正常無擺動，防止發(fā)電機失步發(fā)生，若發(fā)生發(fā)電機失磁則按照電氣運行規(guī)程中發(fā)電機失磁事故處理，發(fā)電機進相運行時，應注意機組廠用電壓（6kV廠用母線電壓大于5.67kV;380V母線電壓大于361V;500kV母線電壓不小于525kV，發(fā)電機功角不大于70°）。必須注意廠用母線電壓偏低引起的廠用電動機過電流問題，應嚴密監(jiān)視廠用電動機各部溫度不超過允許值，當系統(tǒng)發(fā)生故障，應迅速增加發(fā)電機勵磁，使其轉入遲相運行，當系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，進相運行機組不得干預自動增加無功，當系統(tǒng)及發(fā)電機發(fā)生振蕩或失去同步時，應立即增加進相運行機組的勵磁電流，若因網上出現跳機等原因引起網上無功大幅度波動，不應干涉發(fā)電機勵磁調節(jié)器動作，發(fā)電機進相運行時，如發(fā)現其它運行機組有功、無功有明顯的擺動現象時應即刻增加該發(fā)電機勵磁電流，恢復發(fā)電機遲相運行。

4 ?防止發(fā)電機進相運行技術措施

發(fā)電機正常運行時，向系統(tǒng)提供有功的同時還提供無功，定子電流滯后于端電壓一個角度，此種狀態(tài)即遲相運行，當逐漸減少勵磁電流使發(fā)電機從向系統(tǒng)提供無功而變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無功，定子電流從滯后而變?yōu)槌鞍l(fā)電機端電壓一個角度，此種狀態(tài)即進相運行，同步發(fā)電機進相運行時較遲相運行狀態(tài)勵磁電流大幅度減少，發(fā)電機電勢Eq亦相應降低，從P-功角關系看，在有功不變的情況下，功角必將相應增大，比值整步功亦相應降低，發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定性下降，其穩(wěn)定極限與發(fā)電機短路比，外接電抗，自動勵磁調節(jié)器性能及其是否投運等有關。

進相運行時發(fā)電機定子端部漏磁較遲相運行時增大，特別是大型發(fā)電機線負荷高，正常運行時端部漏磁比較大，端部鐵芯壓指連接片溫升高，進相運行時因為漏磁增大，溫升加劇，進相運行時發(fā)電機端部電壓降低，廠用電電壓也相應降低，如果超出10%，將影響廠用電運行，因此，同步發(fā)電機進相運行要通過試驗確定進相運行深度，即在供給一定有功狀態(tài)下，吸收多少無功才能保持系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定，各部件溫升不超限，并能滿足電壓的要求。

5 ?結語

失磁進相運行會影響發(fā)電機自身設備穩(wěn)定運行，引發(fā)系統(tǒng)電壓波動及造成部分網內設備低壓保護動作跳閘，通過加強監(jiān)視管理，采取部分報警措施，一旦發(fā)生機組失磁進相運行情況，立即采取降負荷或手動增磁的手段提高機組無功出力，減少對系統(tǒng)和廠用電壓的影響。因此，需要水電站機組運行人員密切關注機組無功出力，避免機組長期失磁進相運行。

參考文獻：

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[2] 王偉.發(fā)電廠發(fā)電機勵磁系統(tǒng)常見故障分析[J].中國設備工程，2018（12）：42～43.

作者簡介：

沈騫（1982—）性別：男，民族：漢，助理工程師。