大型同步发电机进相运行的分析
- 格式:pdf
- 大小:116.44 KB
- 文档页数:2
QFQS—200发电机进相运行稳定性分析随着大容量机组的投入、地区电网的联合、分布式电网的并入、供电电缆的广泛使用、输电配电线路的增加,系统中枢点母线电压普遍升高,线路无功功率明显过剩。
这已经成为电力系统突出的问题。
过多的无功功率不仅会影响电网电压的质量,还会影响设备的运行质量。
在电力系统中选取合适的大容量发电机组进相运行,即在保持发出有功功率不变的情况下,调节励磁电流,使发电机进入欠励磁状态。
进相运行的机组功率因数从正转负,向系统发出容性无功,进而降低系统运行电压。
本文以一台*****2汽轮发电机为研究对象,利用MATLAB/Simulink軟件,建立带有自动励磁调节器的发电机进相运行系统模型。
首先,分3种工况进行仿真,与电厂相同工况运行的实际试数据相对比,验证模型的正确性。
然后,针对发电机带有120MW负载的工况,分析进相深度对系统稳定性的的影响。
最后,在此模型基础上增加一台汽轮发电机组,研究两台机组进相运行的特点与优势。
1 进相运行制约条件发电机进相能力一般与本身的结构参数、特性以及冷却方式有关。
在维持有功功率恒定情况下,调节励磁电压,进而改变发电机的定子感应电势。
在功率因数由正转负的过程中,无功功率从感性转变为容性。
随着励磁电流越来越低,进相程度加深,功角越来越大,这必然会影响系统稳定性。
功角的变化会导致发电机端部漏磁增加,使定子端部发热加重。
发电机进相运行过程中,机端电压也会跟着降低,一般规定最低电压不能超过90%的额定电压。
所以进相运行要受到稳定极限、定子铁芯温升、机端最低电压的条件制约。
随着制造工艺水平的提高与氢冷技术的大量采用,定子端部因为漏磁通的影响导致局部过热不再是大容量发电机进相运行主要限制条件。
在发电厂通常采用提高母线电压的方式缓解厂用电的电压问题,但辅助设备的增加使厂用负荷加大,即使母线提高电压,机端电压降低的影响也越来越大,不能忽视。
功角增大可能威胁系统的静态稳定,一旦机组运行在临界区域时会影响系统的暂态稳定,而且相邻发电机运行方式差别较大还易引起系统的低频振荡。
区域治理智能电力与应用发电机进相运行相关问题探讨李明瀚辽宁华电铁岭发电有限公司,辽宁 铁岭 112000摘要:发电机进相运行对于保证整个电力系统稳定运行等方面起着非常重要的作用,而发电机在实际进相运行中,受到了多方面的影响,为了全面保障发电机在电力系统中发挥有效的促进作用,积极强化对当前发电机进行运行相关问题的分析,对于实际工作的进行起着非常重要的意义。
关键词:发电机;进相运行;相关问题;探究分析发电机进相运行主要体现在当发电机以定子电流运行的情景下,如果电流滞后于端电压,那么则会导致整个系统运行出现在过励磁运行的状态,那么则是迟相运行。
与以上状态相反的则是发电机进项运行,即表现为发电机的定子电流是超前于端电压,一般表现为欠励磁运行状态。
对于发电机运行而言,如果其处于迟相运行和进相运行状态中间时,那么将会导致发电机都会存在有功功率,但是迟相运行状态下的无功功率属于感性无功功率,进相无功功率属于容性无功功率,工作人员对两种状态做好监测工作,会明显发现功率表的数值是不同的。
而且,发电机进相运行状态在电厂规程里,是作为一种异常状态而存在的,会导致发电机吸收感性无功功率。
但是,随着发电机运行范围发生变化,进相运行状态在功率因数变化的基础上,也被视为一种正常的运行状况。
这主要体现在发电机进相运行情景下,发电机的各个系统都是保持在同速运转的情景下,而如果各电气参数始终保持对称,那么则是属于正常现象。
所以,在当前诸多电厂中,发电机保持为一种进相运行的状态也是属于正常状态。
为了明确进相运行状态是否会受到多方面的影响,尽力保证发电机的正常化运行,强化对发电机进相运行相关问题的分析,对于实际工作的进行具有非常重要的意义[1]。
一、电厂电压限制问题分析发电机进相运行中,发电厂电压设定额数对于进相运行结果和状态起着非常重要的影响作用。
如,某电厂的电压最大限制为80MVAR,但是为了明确进相真正的能力,需要在常用电厂所使用的备用电源启动前提下,进行科学化的试验工作。
同步发电机进相运行分析摘要:本文主要阐述当发电机进相运行时,对发电机静态稳定的影响及稳定储备系数的限制。
同时对发电机端部发热情况的分析,以及对厂用电电压的影响及减少发电机端部漏磁的措施。
关键词:发电机;进相;迟相;无功功率;静态稳定;磁通1.概述随着电力系统的不断发展,高压输电线路和电缆长度不断增加,以及为弥补高峰负荷时无功的不足,在电网中分散装设许多静电电容,这些都使系统的电容性无功功率增加,因而在低负荷运行时,系统或系统的某部分,容性无功可能超过负载感性无功和网络无功损耗之和,并在电网的某些枢纽点上会产生电压上升,以致超过容许范围。
例如元宝山发电责任公司三台600MW机组由于处在电网末端,发电机出口母线电压经常升高,造成发电机进相运行使其定子端部的压指、压圈等部件产生过热而受到损坏,因此元电在500KV母线并联一组可调电抗器来吸收多余的无功功率,但这总有一定限度,且增加了设备投资。
因此早在五十年代,国外就开始试验研究大容量发电机进相运行,以吸收无功功率进行电压调整。
近些年来我国也广泛开展了进相运行的研究工作。
实践表明,发电机进相运行是切实可行的。
进相运行,实际就是发电机在欠激状态下运行。
发电机在过激时,会向系统送出无功,这时定子电流落后于端电压。
而欠激磁时会吸收系统无功,或者说向系统送出电容性无功,补偿系统电容性负荷,定子电流超前于端电压。
发电机这种欠励磁进相运行方式,对发电机静态稳定和端部发热都产生不利的影响。
因此在《发电机运行规程》中不能不作出一定的限制,要求在有自动电压调整器时,容许短时间在cosΦ=﹙0.95~1﹚范围内运行。
对于进相运行时,容许的有功和无功出力一般要通过试验,根据静态稳定和端部发热情况决定。
2.进相运行对静态稳定的限制以隐极同步发电机与无穷大电网并联为例,若发电机直接与电网,其功角特性为:Pdc=m(E0U/Xd)sinδ.上式中:Pdc(发电机电磁功率);E0(发电机空载电势);U(发电机端电压);Xd(发电机同步电抗);δ(功角)。
同步发电机进相运行发电机进相运行是利用系统现有设备,吸收电网负荷低谷时的过剩无功功率,实现无功平衡,满足降压实际需要而采取的有效措施。
在进相运行限额值的范围内运行是安全的。
标签:必要性;状态分析;特点1.发电机进相运行的必要性在高电压、远距离输电的大电网中,当电力负荷处于低谷时,在轻负荷的高电压长线路和部分网络中,会出现系统电压升高甚至电压超上限的情况,并有日趋严重的态势。
这不但破坏了电能质量、影响电网的经济运行,也威胁电气设备特别是磁通密度较大的大型变压器的安全运行以及用电安全。
因此急需寻求有效的降压措施。
适时将发电机进相运行,就能降低电压,抑制和改善网络运行电压过高的情况。
该方法技术措施易于实现,运行操作方便、灵活,可获得显著的经济效益,已成为一种切实可行的调压方式,在系统中已经得到广泛的应用。
2.同步发电机进相运行的状态分析发电机进相运行是一种同步低励磁正常稳定运行方式,相对于发电机静子电流IG滞后于静子电压UG的迟相运行而言,进相运行时功率因数是超前的,即发电机静子电流IG超前于静子电压UG。
该方式运行时,发电机发出有功功率的同时,可不发或从系统吸收无功功率。
假定发电机直接接于无限大容量电力系统。
端电压UG保持不变,设发电机电势为Eq,定子电流为IG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随之发生变化,功率因数角Φ同时发生变化。
如果增加发电机励磁电流If,Eq则变大,此时发电机负荷电流产生去磁电枢反应,功率因数角Φ是滞后的,即发电机定子电流IG滞后于发电机的定子电压UG,发电机同时向系统输送有功、无功功率。
发电机这种运行状态称之为迟相运行状态。
反之如果减少发电机励磁电流If,使发电机电势Eq减小,发电机负荷电流将产生助磁电枢反应,功率因数角Φ变为超前,即发电机定子电流IG超前于定子电压UG,发电机向系统输送有功功率,但从系统吸收无功功率。
发电机这种运行状态称之为进相运行状态。
同步发电机及其进相运行同步发电机正常运行时发出感性无功,但由于系统无功过剩、电压偏高,为维持系统电压稳定,实际有时会有一定程度的进相,即吸收感性无功。
近期河源电厂1、2号机都出现不同程度的进相,由于河源电厂AVC系统为广东电网新投入系统,技术并不特别成熟,实际运行时常出现AVC自动退出、DCS值与NCS值不符、越定值运行等异常情况,且机组并未做过相关的进相运行试验,给运行监视调整带来一定难度。
本文以电磁感应为基础,从同步发电机内部磁场分布入手,得出同步发电机电压、功率方程,进而得出发电机的静稳定极限曲线,为之后的进相运行探究提供理论基础。
一、隐极同步发电机电压方程发电机并网前,转子中通入励磁电流以后,将会在发电机内部建立一个旋转磁场--主磁场,主磁场切割电枢绕组(即定子绕组),将在电枢绕组感生激磁电动势E0,忽略高次谐波,E0=4.44fN1k w1Φ0,忽略铁磁磁饱和,主磁通Φ0正比于励磁电流I f,所以E0∝I f。
发电机并网后,定子绕组形成回路,产生频率为50Hz的交变电流I,I同时也会在发电机内部感应出与转子同步、与主磁场保持静止的旋转磁场—电枢磁场,即产生电枢反应,同样,电枢磁场也会在电枢绕组感生电枢电动势E a。
主磁场与电枢磁场合成气隙磁场。
于是,采用发电机惯例,以输出电流作为电枢电流的正方向,机端电压方程为:E0+E a-I(R a+jXσ)=U,(式1-1)其中R a为电枢绕组电阻,Xσ为漏抗;不难理解,电枢电动势E a正比于电枢反应磁通Φa,不计磁饱和时,Φa又正比于电枢电流I,即E a∝Φa∝I,根据法拉第电磁感应定律,E a滞后于Φa90°电角度,而Φa与I同相位,所以E a可以写成:E a=-jIXa,Xa为电枢反应电抗;代入式1-1,可得:E0-jIX a-I(R a+jXσ)=U,整理得:U = E0-IR a-jI(Xa+Xσ)= E0-IR a-jIX s,式中X s= Xa+Xσ,称为同步电机的同步电抗,它是表征同步电机运行时电枢反应和电枢漏磁这两个效应的一个综合参数,不计磁饱和时为常值,可以得到隐极同步发电机的等效电路图:图1 同步发电机等效电路图和相量图:图2 同步发电机相量图图2中E0与I夹角Ψ0为内功率因数角,E0与U夹角δ为功率角,U与I夹角φ为功率因数角。
发电机进相运行分析发电机正常运行时,向系统提供有功的同时还提供无功,定子电流滞后于端电压一个角度,此种状态即迟相运行.当逐渐减少励磁电流使发电机从向系统提供无功而变为从系统吸收无功,定子电流从滞后而变为超前发电机端电压一个角度,此种状态即为发电机的进相运行工况。
发电机进相运行时各电气参数是对称的,并且发电机仍保持同步转速,因而是属于发电机正常运行方式中功率因数变动时的一种运行工况,只是拓宽了发电机正常的运行范围。
同样,在允许的进相运行限额范围内,只要电网需要是可以长期运行的。
一、发电机进相运行的限制因素1、发电机的静态稳定限制;2、发电机出口电压的限制;3、6kV厂用电压的限制;4、发电机定子端部温度的限制;5、发电机定子电流过负荷限制;二、发电机进相运行的条件1、发电机进相应在系统低谷负荷时段,电压偏高时进行。
2、主要辅机运行正常,机组运行稳定。
3、发电机组完成进相试验,具备进相运行条件三、发电机进相运行的种类发电机进相运行分两种,一种是调度要求的发电机正常进相,另一种是机组异常情况下的进相。
第一种进相的情况,由于系统无功功率过剩的原因,调度要求发电机进相运行,要注意以下情况:1. 厂用母线的电压,不能低于额定电压的10%。
如6.3KV母线电压不得降至5.7kV以下,380V母线电压不得降至361V,对于发电机出口电压一般不需考虑,因为此时发电机出口电压一般是比较高的。
2. 要加强对发电机各部分温度的监视。
定子铁芯温度不高于120℃;定子线圈层间温度不高于120℃;定子线圈出水温度不高于75℃。
3. 要确保发电机冷却系统运行正常。
4. 进相运行时间要按各厂的规定及发电机各部温升情况决定。
第二种进相运行的情况,在发电机滞相运行时,如果是由于某种原因造成发电机低励失磁,但低励失磁保护又未动作,此时发电机由同步运行状态逐步进入异步运行。
在一定条件下,异步运行将破坏电力系统的稳定,并威胁发电机本身的安全。
发电机出现进相运行的原因一、进相运行的定义和表现形式进相运行是指发电机在运行过程中,由于某种原因,发电机的三相电流出现了相位差,导致电机进入了异常的运行状态。
进相运行通常表现为以下几种情况: 1. 发电机输出电压不稳定; 2. 发电机运行时出现异常噪音和振动; 3. 发电机温度升高; 4. 发电机效率下降。
二、进相运行的原因进相运行的原因很多,主要包括以下几个方面:1. 电源问题电源问题是导致发电机进相运行的常见原因之一。
例如,电源电压不稳定、电源线路接触不良或接线错误等都可能导致发电机进入进相运行状态。
2. 负载问题负载问题也是引起进相运行的重要原因。
当发电机承受的负载过大或负载不平衡时,会导致发电机出现相位差,从而进入进相运行状态。
3. 发电机内部故障发电机内部故障也是导致进相运行的常见原因。
例如,发电机绕组短路、绝缘老化、转子不平衡等问题都可能导致发电机进入进相运行状态。
4. 控制系统故障控制系统故障也是引起进相运行的重要原因之一。
例如,控制系统的传感器故障、控制信号传输错误等都可能导致发电机进入进相运行状态。
5. 外界干扰外界干扰也可能导致发电机进相运行。
例如,雷击、电磁干扰等都可能对发电机的正常运行造成影响,导致进相运行的发生。
三、进相运行的危害和影响进相运行对发电机的正常运行会带来严重的危害和影响,主要包括以下几个方面:1. 电机损坏进相运行会导致发电机内部电流不平衡,加剧了发电机内部的电磁力和机械力的不平衡,从而损坏发电机的绕组、转子和轴承等部件。
2. 能效降低进相运行会导致发电机输出电压不稳定,使得发电机的能效降低,无法正常输出额定功率,从而影响到整个发电系统的正常运行。
3. 安全隐患进相运行会导致发电机温度升高,使得发电机内部的绝缘材料老化,增加了火灾和电击等安全隐患的风险。
4. 维修成本增加进相运行会导致发电机内部部件损坏,增加了维修和更换部件的成本,同时也会导致发电机停机维修,给生产和运营带来不必要的损失。
基于发电机进相运行分析及防范策略摘要]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。
本文阐述了发电机进相运行特性及原理,分析了发电机进相运行对机组安全稳定运行带来的影响,提出了发电机进相运行对发电机变压器保护影响的防范策略,探讨了发电机进相运行状态下机组安全调整方法。
[关键词]发电机进相运行;特性及原理;影响;防范策略;调整方法发电机不仅进行相关的电能生产,而且承担着电力系统中的无功功率和线路系统中的电压稳定功能。
大型发电机的进相运行方式不仅可以充分发挥发电机的运行效率和功能,从而提高经济效益。
因此,研究和改善发电机组系统中的进相运行功能,科学优化发电机组的深度进相运行是电网系统运行中质量提高的重要核心内容。
1、发电机进相运行特性及原理1.1发电机进相运行的特性。
当系统供给的感性无功功率多于需要时,将引起系统电压升高,要求发电机少发无功甚至吸收无功,此时发电机可以由迟相运行转变为进相运行。
发电机正常运行时,流经发电机转子绕组的励磁电流IL,在发电机内建立磁场,使定子绕组产生空载电动势Eq,改变励磁电流IL的大小,可使Eq产生相应变化,若忽略磁场饱和,则Eq和IL是成正比的关系。
进相运行时发电机定子端部漏磁较迟相运行时增大,因为漏磁增大,会引起定子铁芯端部温升加剧,进而发电机端部电压降低。
1.2发电机组进相运行的原理。
发电机正常运行过程中,它会发出两种功率,分别是有功功率和无功功率。
发电机进相运行的原理是正常运行的发电机为系统提供的有功和无功,一旦定子电流落后于端电压一个角度状态,它进行迟相运行。
发电机提供无功给系统,到从系统吸收无功,定子电流从滞后转化为超前发电机端电压的一个角度,这个状态叫做进相运行。
那么,其稳定极限的影响因素是什么呢?通常它受外接电抗、发电机短路比、自动励磁调节器性能和能否进行投运等因素的影响。
进相运行过程中发电机定子端部漏磁比迟相运行时增多。
大型发电机线负荷高,当它正常运转时,顶端漏磁将会增大。
发电机进相运行原因分析
当发电机励磁系统由于A VR原因或故障,或人为降低发电机的励磁电流过多,使发电机由发出感性无功功率变为吸收系统感性无功功率,定子电流由滞后于机端电压变为超前于机端电压运行,这就是发电机的进相运行。
进相运行也是现场经常提到的欠励磁运行(或低励磁运行)。
此时,由于转子主磁通降低,引起发电机的励磁电势降低,使发电机无法向系统送出无功功率,进相程度取决与励磁电流的降低程度。
1.引起发电机进相运行的原因:
1)低谷运行时,发电机无功负荷原已处于低限,当系统电压因故忽然升高或有功负荷增加时,励磁电流自动降低引起进相(有功功率增加,功率因素增大,无功功率减小使励磁电流减小)。
2)A VR失灵或误动、励磁系统其它设备发生了故障、人为操纵使励磁电流降低较多等也会引起进相运行。
2.发电机进相运行的处理:
1)假如由于设备原因引起进相运行,只要发电机尚未出现振荡或失步,可适当降低发电机的有功负荷,同时进步励磁电流,使发电机脱离进相状态,然后查明励磁电流降低的
原因。
2)由于设备原因不能使发电机恢复正常运行时,应及早解列。
机组进相运行时,定子铁心端部轻易发热,对系统电压也有影响。
3)制造厂答应或经过专门试验确定能进相运行的发电机,如系统需要,在不影响电网稳定运行的条件下,可将功率因素进步到1或在答应进相状态下运行。
此时,应严密监视发电机运行工况,防止失步,尽早使发电机恢复正常。
还应留意对高压厂用母线电压的监视,保证其安全。
同步发电机进相运行静稳定下降的原因同步发电机是电力系统中的重要组成部分,其稳定运行对于电力系统的正常运行至关重要。
然而,在同步发电机进相运行过程中,有时候会出现静态稳定性下降的情况,这可能会对电力系统的稳定性产生负面影响。
下面是同步发电机进相运行静稳定下降的原因:1. 电网电压不稳定:电网电压的波动和不稳定性可能导致同步发电机的静稳定性下降。
当电网电压突然变化时,同步发电机的输出电压也会随之变化,而这种突变可能会导致发电机的振荡和不稳定性。
2. 发电机励磁不足:同步发电机的励磁系统负责提供稳定的磁场以产生电能。
如果发电机励磁不足,磁场强度会减弱,导致发电机的输出电压不稳定,进而影响到发电机的静态稳定性。
3. 负载突变:当负载突然变化时,如大型电动设备的启动或停止,同步发电机将面临负载平衡的挑战。
负载的突变可能导致发电机的输出电压和频率波动,从而降低了其静态稳定性。
4. 发电机机械故障:机械故障如转子不平衡、轴承磨损等都可能导致同步发电机的旋转部件出现振动或不稳定。
这些机械问题会影响发电机运行的平稳性,进而降低发电机的静态稳定性。
为解决同步发电机进相运行静稳定下降的问题,我们可以采取以下措施:1. 定期检查和维护发电机励磁系统,确保发电机励磁稳定并满足运行要求。
2. 强化发电机的监控和保护系统,及时发现并修复机械故障,避免故障进一步恶化。
3. 提高对电力系统的监控能力,及时发现电网电压和负载的变化,并采取措施稳定电网工作。
综上所述,同步发电机进相运行静稳定下降可能受电网电压、发电机励磁、负载以及机械故障等多个因素的影响。
通过定期检查和维护,加强监控和保护系统以及提高电力系统的监控能力,我们可以降低静稳定性下降的风险,确保同步发电机的稳定运行。
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。
发电机进相运行的分析【摘要】介绍了#5发电机DCS系统出现故障,运行人员调整发电机无功负荷时,造成发电机进相运行。
针对这种情况,对发电机进相运行的原因、运行状态、危害、防范措施进行专题分析。
【关键词】进相运行;无功;励磁系统一、发电机进相运行的原因1、发电机励磁调节器故障。
励磁调节器担负着机端电压控制无功功率分配及提高电力系统运行稳定等多种任务。
正常运行时,励磁调节器随时跟踪着发电机端电压的变化,若调节器跟踪、调节性能不好,都会出现误调节,使励磁电流降低,使发电机进入进相运行;#5机组出现进相运行后,工励退出运行,带等值负载,也出现过多次摆动等运行不稳定的现象。
2、系统无功过剩。
造成发电机端电压升高,励磁调节器自动跟踪,减小励磁电流以降低发电机端电压。
在这种情况下,只有某一区域内的部分机组参与调节才可以有效的改善系统电压水平,从当时的实际情况看,系统电压没有上升趋势,其他的机组也未参与调节(进相运行),所以此因不是造成#5机组进相运行的原因。
3、人为误操作。
人为将发电机励磁电流减小,造成机组进相运行。
4、DCS系统工程师站DPU故障。
DCS系统改造后,电气所有微机内的操作均是通过DPU处理后再向设备发出操作指令。
从#5机组进相时的历史追忆事件看出,当时负责励磁调节任务的DPU有间断性的下线现象,当调节无功时由于DPU与调节器之间的通讯中断,使增减磁的操作脉冲不能及时送到调节器增减磁的控制回路中,造成运行人员的误判断,当通讯恢复后,多次的调节脉冲使励磁电流降低,使机组进入进相状态。
这是造成此次机组进相运行的主要原因。
二、进相运行的状态分析发电机正常运行时,向系统提供有功的同时还提供无功,定子电流滞后于端电压一个角度,此种状态即迟相运行。
当逐渐减少励磁电流至空载励磁电流以下时,使发电机从向系统提供无功而变为从系统吸收无功,来维持定子、转子磁场所损耗的功率,功率因数角超前,即定子电流从滞后而变为超前发电机端电压一个角度,此种状态即进相运行。
大型同步发电机进相运行的分析
刘俊宝
河北大唐国际王滩发电有限公司河北唐山063611
摘要:介绍了同步发电机进相得原理,综述了同步发电机主要考虑的端部发热温升、厂用电压限制、功角稳定、低了励限制等几方面的限制因素。
同时,提出了同步发电机进相得注意事项,并论述了同步发电机进相运行时,操作人员的处理措施,为运行操作人员进行事故处理时提供了良好的理论基础。
关键词:同步发电机;进相运行;制约因素;事故处理
中图分类号:TB857文献标识码:A
同步发电机进相运行的原理
发电机正常运行时,向系统提供有功的同时还提供无功,定子电流滞后于端电压一个角度,此种状态即迟相运行.当逐渐减少励磁电流使发电机从向系统提供无功而变为从系统吸收无功,定子电流从滞后而变为超前发电机端电压一个角度,此种状态即进相运行.根据发电机的进相深度,发电机处于静态稳定或暂态稳定运行状况,未达到发电机诗词保护动作区,发电机可维持短时运行。
制约发电机进相运行的主要因素
1)发电机定子端部发热温升。
发电机进相运行,定子电流增加,定子发热增大;发电机进相,端部漏磁通变化比增大,使得端部发热最严重。
当发热量大于散热量时,发电机定子线圈温度持续上升。
(2)电网功角稳定
在相同的有功出力下,进相程度(称为深度)越大,即功率因数角就越大,从而功角就越大。
从发电机的运行特性来说,功角过大,就会导致发电机进入不稳定工作区域,故此一般发电机均设有关于功角的限制实际电网发电机的功角限制为70°。
(3)低励限制设定
由于励磁电流的减小,不得不提到最小励磁电流限制,一旦励磁电流小到一定的值,将导致发电机失磁运行或可能导致发电机进入不稳定区域(可能造成失步等)。
(4)厂用电电压的限制
发电机正常运行过程中即发有功也发无功,在滞相运行过程中发电机发出感性无功,感性无功在发电机的磁场中起增磁作用,当发电机进项运行后发电机吸收网上无功,此时发电机无功变为容性无功,在发电机磁场中起去磁作用,从而导致端电压下降,进而厂用电电压也大幅下降。
发电机进相运行的注意事项
(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。
(2)发电机进相运行时,应根据中调要求,按值长命令调节发电机进相深度。
若因网上电压高,发电机自动进相运行,应对发电机各参数加强监视。
(3)在增、减发电机励磁时,速度要缓慢,切忌快速大幅度调节,进相运行的限制值目前控制在-50Mvar和-80Mvar之间,且始终保持小于低励限制动作值。
(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。
(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。
(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℃。
(7)发电机进相运行时,厂用电压不应低于额定值的95%(6KV各段最低电压不低于5700V,400V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。
(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。
(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。
(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。
发电机进相运行中的事故处理
(1)在发电机发生进相运行,而励磁电压、励磁电流未将到零,即发电机未失磁的情况下,电器主操作应采取一下措施:1)严禁增加有功负荷,应立即降低有功负荷至额定值得40%,调整过程应缓慢,防止过快调整负荷造成发电机失步。
2)检查发电机励磁调节柜,是否有报警信号,对发电机进相运行原因进行初步判断.若无励磁调节器故障、整流二极管故障,应对发电机进行增磁操作,逐渐减小发电机进相深度,至退出进相运行。
3)在恢复发电机正常励磁过程中,应连续监视发电机定子温度,监视母线电压,做到有问题及时发现及时处理。
4)发电机允许进相运行10分钟,若在此期间发电机未能退出进相运行,应立即解列停机。
(2)发电机失磁异步运行现象及处理措施。
发电机在进相运行中,在励磁系统调整中有可能失磁,进相至较深的进相深度时也可能转入异步运行。
发电机组装有失磁保护装置.为了使保护装置在系统发生振荡时不致误动,发电机由自动励磁切换到手动励磁,备用励磁电源投入运行(如果未自动投入,应迅速手动启动备用整流柜恢复励磁),然后降低有功负荷,增加励磁。
如果不是发电机励磁回路故障,发电机仍可拉入同步而恢复正常工作.如果备用励磁投入运行后,发电机的失磁现象仍未消除,那么经过1S,失磁保护动作将发电机自系统解列,否则应该手动解列。
(3)线路电压、厂用电电压过低处理措施:
如发电机机端电压过低或厂用电压低于5.6KV,应及时在上位机上调整无功,使机组机端电压、厂用电压恢复至正常值(5.9KV以上)。
如调整无效,应及时退出AVC装置,手动增磁,将厂用电电压恢复至规定值,如励磁系统故障无法进行增/减磁调整,必要时将厂用电倒换至启备变接待。
防止因厂用电压持续降低造成低压保护动作,引起设备跳闸。
参考文献:
[1]王成亮,王洪华.同步发电机进相研究综述[J],电力自动化设备,2012,20(11):15-17
[2]何仰赞,温增根,周勤慧.电力系统分析(下册,修订版),华中理工大学出版社1996.7
[3]李俊.300Mw汽轮发电机进相运行实践.电力设备,2003,4(1):1-4。