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QFQS-200发电机进相运行稳定性分析

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第22卷第6期2017年12月哈尔滨理工大学学报JOURNAL OF HARBI+{ UNIVERSITY OF SCIE：NCE AND TECHNOLOGYVol.22 No. 6Dec. 2017 QFQS-200发电机进相运行稳定性分析吕艳玲，张婕，高钰婷(哈尔滨理工大学电气与电子工程学院，黑龙江哈尔滨150080)摘要：针对同步发电机进相运行时会引起功角增大进而影响到系统稳定性的问题。

首先采 用MATLAB/ Simulink建立QFQS-200-2汽轮发电机组仿真系统模型，利用该模型依次模拟带100%、80%、60%负载工况下进相运行状态，得出单机进相的运行特点；接着依据实际电厂中该型号发电机组相同工况下进相运行试验数据，将其与仿真结果对比，验证了该模型的准确性；然后针对发电机带60%负载的工况进行深度进相仿真，分析出进相过深会引起功角振荡系统失去稳定性，理应避免深度进相；最后建立多机进相系统仿真模型并进行进相运行仿真，分析得出多机进相可避免单机进相过深，使功角在稳定范围内。

关键词：仿真模型；试验；进相深度；稳定性分析DOI&10.15938/j.jhust.2017.06.008中图分类号：TM 743 文献标志码：A文章编号！ 1007-2683(2017)06-0039-07Analysis on the Stability of Leading PhaseOperation for QFQS-200 GeneratorLU Yan-Ung，ZHANGJie，GAO Yu-ting(School of Electrical and Electronic Engineering，Harbin University of Science and Technology, Harbin 150080, China) Abstract：In order to solve the problem that synchronous generator leading p power angle，which will i mpact system stability，firstly the type QFQS-200 large turbine generator leading phase system simulation model is set up byMATLAB/Simulink software.Then with100 % conditions，the generator simulation model converts lagging to leading power factor state.And we can get the characteristics of single g enerator leading phase pared with the simulation results，the data of the same type generator unit under the same working condition，verify the accuracy o f the the depth in phase simulation of the generator model with60%load is carried deeper generator in phase t he more power angle oscillations is，the system stability will lose，too.Making sure generator operation under t he optimal phase depth is necessary*Finally，multi-g enerators leading phase system simulation model is e stablished，and the model is used to simulate the leading phase operation.It is concluded that the multi-machine in-phase can avoid the single unit getting deep in leading phase Keywords：simulation modeling;experiments;power syetem stability收稿日期：2017 -04 -06基金项目：国家自然科学基金(5140070496);黑龙江省大学生创新创业训练计划项目（201510214021).作者简介：吕艳玲（1975—），女，博士，副教授；高钰婷（1993—），女，硕士研究生.通信作者：张婕（1992—)，女，硕士研究生，E-mail:zzyy8406@163. com.40哈尔滨理工大学学报第！！卷0引言随着大容量机组的投入、地区 的联合、分布的并入、供 缆的 、配线路的增加，中枢点母线电压 高，线无功功明显过剩。

这已经成为电力 出的 。

过多的无 不仅会 压的 ，还会影备的运行）力 中选取合适的大容发电机组进 行，保持发出有 不变的情况下，调 磁电流，使发机进入磁状态。

进 行的机 数从正 ，向发出容性无功，进降行电压[1]。

文以一台QFQS-200-!汽轮发电机为研究对 象，利 MATLAB/Simulink，建立带有自动励磁调 的发电机进 行 型。

首，分3工况进行仿真，厂 工况运行的 试数，验证模型的正确性。

然后，针发电机带有120MW负载的工况，分析进相深的的 。

最后，型基础上增加一台汽轮发电机组，研究 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 身的 参数、特性及 有关。

在维持有 恒定情况下，调 磁电压，进 变发电机的 。

数由正 的过程中，无变为容性。

随着励磁电流 ，进程度加深，角大，这必然会 。

功角的变化会导致发电机端部漏磁增加，部发热加重。

发机进行过程中，机 压也会跟着降低，一规压不能超过90%的额定电压。

所进行要受到 极限、定子铁芯 、机 压的条件制约[1]。

随着制造工艺 的提高 技术的大用，部为漏磁通的导致局部过热不再大容量发电机进 行主要限制条件[2]。

发厂通常 提高母线电压的 厂 的电压，备的增加使厂 加大，即线提高电压，机 压降低的 也 大，不能忽视[3]。

角大可能的静态 ，一机 行 界区 会 的暂态 ，而且相邻发电机运行 别较大还 的低荡[1]。

磁降 磁保护动作。

综上分析可知，进 行的要 〖磁减小和功角增大 的极限 [2_4]。

2发电机进相运行系统仿真分析2.1建立模型代 的QFQS-200-2大型汽轮发电机 为研究 ，基于MATLAB/Simulink仿真平台建立发电机模型。

发机的基本参数如表1所。

表1发电机参数发电机名称额定功率额定电压额压/A额/MW/V因数/% QFQS-200-220015 7509 48885进 行技术要求:参加进 行的机组必须投 备 限制功能的励磁调节装置，按要求进行整定，再经过 校核后 投运。

^邻 行机 投入励磁调节装置[5]。

进行进 行仿真分析过程中，汽轮发电机的励磁部分将 简 靠的自 ，并加装自动励磁调 。

为了保持有 不变，假原动机的出力不变，机械转矩输入设置为常数，过变压器与 无穷大 。

通过 磁电压调 中降低励磁电压，实现进 行。

仿真模型如图1所。

2.2单机进相运行仿真分析利用已经建立的 发电机进 行系统仿真模型，分别对发电机带有 Y为200 MW、Y为160 MW、Y为120 MW 3种工况，进行进相仿真，分 析 参数变化过程。

在仿真过程中，设置额矩输入，且保持不变，总仿真 为30h当t =15 s时，励磁压小0.02 (标 #，使发第#期吕艳玲等:Q F Q S-200发电机进相运行稳定性分析41电机进入进相运行状态。

忽略系统前期不稳定的过程，行后开始记录，将3种工况仿真结果进行。

仿真结果如图2至7所示。

图6单机进相有功功率变化曲线图5单机进相定子电流变化曲线2〜图7 出，仿真开始5 h后，系统已经进入稳定，此时发机常规的 行状态。

发电机发出有功功率分别为1pu、0. 8 pu、0. 6pu，向发出无 分别为0.05 pu、0. 1pu、0.15 pu，e = 15 s时降 磁电压，大约经过3 h 左右，荡小，。

当有功功率为200 MW(即Y= 1pu)时，可以分 析出有 基本维持在1pu，无 0.05 pu 降到-0.12 pu，角54. 6。

升高到60. 8。

，定流约增加 2j，压降 约为3j。

当有功功率为160 MW(即Y=0.8 pu)时，有功 功率0. 8 pu不变，无 0. 1p u降到-0.247 pu，角 45°升到61。

，流加约为5j，压降 约为4%。

，还 得到有功功率为120 MW(即Y = 0. 6 pu)，有功功率不变，无 0.15 p u降到-0.38pu，角36◦升到66.5。

，流加幅度约为12j，压降 约为6j。

上3种工况仿真结果 得出，发机带60%载进 行，的无 大，功角加的大;带100%载进 行，的无，角加的小。

分析得出，要加深发机进相深度，过适当降低有 现，42哈尔滨理工大学学报第22卷但同时需要考虑功角的变化，以免超出静态稳定极限。

3仿真结果与试验结果对比分析根据电网安全性评价，电网中容量在200 MW及以上机 备进 行能力的有关要求，对某发电厂？#机 QFQS-200-2发机进行型进 行的试验。

试验全程监测并记录，配合SAVR-200型机式自动励磁调，并事将低励磁限制值整定好。

试验分三种工况进行：①工况1，发机带200 MW有 ，无功功10 Mvar降到进相-30 Mvar试验；②工况2,发机带160 MW有 ，无 10Mvar降到进相-37.5 Mvar试验；③工况3，发电机带120 MW有功功率，无 10 Mvar降到进相-45 Mvar试验。

试验与仿真结果对比如表2所示。

表2试验与仿真对比数据工况p =1P =0.8P =0.6进相前后试验仿真试验仿真试验仿真Y/(MW)200.4200.2160.9160.4120.9121 200.5200161.1160121.1120.2Q/( Mvar)9.249.2312.9413.539.939.84 -15.1-14.76-30.6-29.52-47.0-46.74delta/ ( 0 )54.654.647.34539.836 60.460.858.46165.466.52/(V)15 45915 92015 62915 94815 71115 912 15 20215 60015 13115 48315 05215 290//(A)7 5767 178 5 938 5 772 4 421 4 292 7 5767 326 6 232 6 142 4 926 5 254COS$/( j )0.9990.9980.9970.9960.9970.997 -0.997-0.997-0.982-0.983-0.934-0.932试验对有 、无 、机 压、定流、功角及数 参数进行观测，从试验数 ，发机进相后机压降低、定流增大、数变负，参数变化规律理论。

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QFQS—200发电机进相运行稳定性分析

QFQS—200发电机进相运行稳定性分析

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。

发电机进相运行浅析

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。

同步发电机进相运行分析

同步发电机进相运行分析

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）。

关于发电机励磁的起励建压失败的原因分析

关于发电机励磁的起励建压失败的原因分析

关于发电机励磁的起励建压失败的原因分析关于发电机励磁的起励建压失败的原因分析笔者从见过多个电站的起励建压失败的原因得出了以下几种情况：a>当脉冲消失时，建压有时可能建起来，有时可能建不起来。

可查找脉冲回路。

起励建压失败结果是，灭磁开关应自动跳开。

b>当同步阳极电压缺相时，建压是建不起来。

可查找阳极信号采样回路。

起励建压失败结果是，灭磁开关也应自动跳开。

c>当起励电源（交流３８０v和交流２２０v或直２２０v电源）消失时，建压也是建不起来。

可查找相应的电源输入到转子（或励磁机定子）之间的回路。

起励建压失败结果是，灭磁开关也应自动跳开。

这里细说一下电源交流３８０v和交流２２０v及直流２２０v，由于现场的励方式和机组的形式不同，所用的起励建压的方式也不同，但总体来分是交流起励和直流起励两种。

d>建压太高，机组过压导致电压超过保护的电压动作值，使保护动作跳开灭磁开关。

或者电压高于励磁本身的保护值动作值，而跳开灭磁开关的，根据现场的经验，一般有区分保护和励磁之间是哪个装置动作的。

原因往往时并网断路的送到励磁的接点不正常所致，也有励磁本身故障所致。

e>还有当起励建压时，转子接地保护动作导致起励建压的失败，这种情况也是跳灭磁开关的。

f>还有当发电机的起励过程中，由于转子力矩加大，导致转子转速的频率小于４７.５赫兹，或者大于５２.５赫兹，调节器处于逆变态，致使起励失败，这种情况灭磁开关是不跳开的。

g>当发电机转子回路或发电机励磁机定子回路开路时，起励是建不起压的，这时起励失败会跳开灭磁开关的。

目前就写这么多吧，以后有机会多给大家奉献些东西。

发电机失磁危害发电机低励和失磁是常见的故障形式。

造成低励、失磁的原因，主要是励磁回路的部件发生故障、自动励磁调节装置发生故障以及操作不当或由于系统事故造成的。

:=3 Ty]e对各种失磁故障综合起来看，有以下几种形式：励磁绕组开路引起的失磁、励磁绕组短路引起的失磁、励磁绕组经失磁电阻（自同期电阻、异步电阻）引起的闭路失磁以及励磁绕组经电枢或整流器闭路失磁。