(贵州省遵义市华电桐梓发电有限公司 563200)
【摘 要】本研究通过对国产引进型600MW发电机组进相运行能力进行研究，采取某电厂3号发电机作为研究对象，绘制出了发电机机组进相运转曲线图，为后续的发电机进相研究提供了依据。
【关键词】600MW；进相；发电机组
1进相运行：进相运行，是指在一般情况下发电机运行过程中，不仅会向系统提供有功而且还会向系统提供无功。同时，在发电机运行时如果逐步减少励磁电流则发电机就会由提供无功状态转变为吸收无功，定子电流也会发生相应的转变，即从滞后转化为超前。在发电机进相运行中励磁电流会比迟相运行时降低，另外，发电机的电势也会相应的减少。在发电机进相运行时，定子部分常常会出现漏磁现象，尤其是在大型发电机线负荷较重的情况下，漏磁进行严重，会导致连接片的温度提升，进而导致电压降低，如果电压下降严重，就有可能会影响厂用电运行。
2发电机进相运行的意义： 从投入资金角度来说，较大型的发电机如果采取进相运行，则可在一定程度上降低电网的无功，以及关于电压调节相关设备的资金投入。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而且还能在此基础上提高经济效益。除此之外，发电机除了可以进行相关的电能生产，还可以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。所以，研究和提高发电机组系统中的进相运行功能，采取何种方法可以提高发电机组的深度进相运行，可以看作是电网系统运行中质量提高的重要核心内容。
3国产引进型600MW发电机介绍： 对于某种发电机生产厂商来说，其刚投入市场的引进型600MW发电机，在技术上，采用的是上海汽轮发电机有限公司引进西屋技术（美国）生产的汽轮机发电机组，在排列方案上其采用的是室内纵向顺序的排列方式进行布置的。该种发电机在励磁类型上采用的是全静态方式，在励磁调节上，采用的是双自动通道的方式，包含两种类型，即自动与手动的方式。另外，励磁调节器还加装了备用控制器，这使得每一个通道都可以提供励磁调节电压以及电流调节。最后，此种发电机组的型号是QFSN-600-2，发电机组功率达到600MW，其中额定功率的因数是0.90，额定电流可以达到19250A，在额定电压上达到了20kV，励磁电流的上限为4145A，直轴电抗为Xdx226.9%。
4发电机进相运行的准备及预控措施：为了确保发电机能很好地运行，首先需要在发电机的进相运行中开展失磁保护，并且确保这一保护一直存在。不仅如此，还需要发电机组的励磁系统处于自动方式，而且在励磁调节中低励限制器不能停止运行或者定值较低，同时在机媏的电压的最低值不能小于19kV。在发电机组的运行中还要时刻观测定子端部铁心的温度情况，必须把温度控制在被允许的范围内。最后，当发电机组在进行进相运行的时候，厂用电母线的电压应该维持在6kV以内，400V的厂用电母线电压范围是在360V以上。
5发电机进相运行参数分析：在进行数据实验的过程中，我们采取的是3号发电机组，3号发电机组的运行数据如表1所示，相关的数据分析如下：
在发电机组运行中由于受到运行环境的限制，其所能承受的符合只能在575MW的运行数据。而且在发电机组进相运行中的第一个工况，即P=575MW时，无功功率是-84Mvar，厂用电电压将会从400V降低到364V，360V的电压已经快接近厂用电电压的下限，即360V，此时功角达到63.7o，也已经快接近66o极限值。综合来看，6kV的电压，定子铁心的温度以及定子线棒的温度都在合理的范围之内，所以，可以认为此时此处是这一工况的最深处。
在第二个工况的时候，即P=449MW时，无功功率达到-152Mvar时，厂用电的电压从400V的情况下，降到了361V，该值非常接近极限值360V。而此时6kV的电压、此时的功角、定子铁芯的温度、定子线棒的温度都满足相关要求，所以，可以视为此时此处的工况处于最深处。
在第三个工况的时候，即P=311MW，无功功率是-167Mvar的时候，厂用电的电压会降低到360V，这个时候正好达到厂用电电压的下限值360V。此时此处6kV的厂用电电压、功角、定子铁芯温度以及定子铁棒温度都已经满足了相关要求，所以最后可以视为此时此处的是第三工况的进相最深处。
最后，该电厂3号发电机组在三种不同的工况下的进相运行中，各个时刻发电机的定子电压都没有低于额定电压的90%，同时，定子电流也没有大于额定的电流，功角也在规定的范围内。定子铁芯的温度也在合理的状态下，且比较稳定，所以此电厂的3号机组可以进行深度的进相运行。
6低励限制曲线：前面我们对发电机组进相进行了相关实验并且做了详细分析，那么在完成实验之后，则需要对相关的进相深度进行重新设置励磁调节器的低励限制曲线，最后，本研究依据3号发电机组的励磁调节器设定，如表2。
上表中，励磁调节器中所有的参数均是按照标么值计算的，其中有功功率与无功功率的标么值都可以看作是667MV•A，并且是以此为基础的，所以，对于励磁调节器的参数值输入时，完全可以按照表2中的数值来进行输入。
7定子铁芯及端部构件发热： 在实验过程中，我们可以看到温度对与发电机的进相运行效率至关重要，其中受到温度影响较为严重的是定子铁芯及其端部的零部件的温度上升对发电机进相运行的影响最为突出，定子铁芯及其端部零部件温度上升主要是因为磁场作用：定子端部磁场处于旋转之中，旋转磁场使得定子端部的配件中产生涡流损耗，而涡流损耗则会促使电磁能转化为热能从而最终使得部件温度上升。通过观察表1的中相关数据，最终可以看到发电机组中的定子铁芯、定子线棒、出水以及相关气体的温度都低于相应的设计值。这就保证了发电机组在进相运行时，温度虽然会升高，但升高的稳定还可以处于规定值之内。
8发电机运行 P-Q 曲线：为了清楚地观察发电机进相和迟相运行容量，本研究通过实验数据，并且契合低励限制，我们绘制出了相关的P-Q曲线图，如图1所示：
图1：3号发电机实际进相的容量分析
图1中发电机实际进相容量图中的大写字母ABCD所围成的面积就是发电机组的安全运行容量，中轴将发电机的安全运行容量分为两个部分，左侧的部分就是迟相运行容量，而右侧的就是进相运行容量。
9结论
通过对国产引进型600MW发电机组进相运行能力的研究，我们可以得出以下几点结论：
①对发电机组进相进行运行调节，可以实现经济效益的提升，不仅可以化解电网无功过剩还可以使得降低电压。
②该发电厂的3号发电机的进相运行的进相深度需要在图1的范围内进行限制。
③该发电厂的3号发电机在低励限制中需要按照图1曲线进相相关的修改。
④在整个实验过程中，失磁保护并没有产生相关动作。但是线路电压处于下降状态。
⑤在进相运行的时候，机端电压和系统电压有一定的关系，所以在进相运行的时候要保证机端电压不能低于0.9Ue。
⑥最后，发电机在进相运行的时候其运行的范围不仅要考虑定子结构等参数还需要考虑整个运行系统的状态。励磁调节器虽然可以调节进相运行，但在高负荷的时候，还是有可能出现各种问题。所以，在进相运行的时候，应该降低有功出力。
参考文献:
[1]吴晓宇. 国产600MW发电机组进相运行试验及分析[J]. 广东电力, 2006, 19(8):45-48.
[2]任杰. 大型抽水蓄能机组发电机进相能力的研究[J]. 水电站机电技术, 2018, v.41；No.208(04):26-30.
论文作者:杨德信
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
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