摘要：随着社会经济不断发展，我国电力事业发展迅速，尤其各类高压发电机设备的引入和应用，极大地提高了我国电力系统的供电能力和运行能力。发电机并网运行是发电机投入运行使用的关键环节，在发电机并入系统的瞬间，可能发生两种情况，一种是发电机向系统提供容性无功功率，另一种则是发电机向系统提供感性无功功率。如发生后一种情况，设备相邻运行机组对应的无功将重新进行分配，并逐渐达到新的平衡。如发电机提供的感性无功功率过多，就会对系统造成巨大的冲击，进而威胁系统整体的电压运行安全和稳定。笔者即从发电机并网无功冲击大的问题入手，结合无功功率产生原因分析，就其预防对策，发表几点看法，以供相关人员参考。
关键词：发电机；并网运行；无功功率；冲击大；对策
随着城市化、工业化建设进程不断加快，我国电力事业发展迅速，无论是电力系统规模还是系统运行能力，均得到了长足的发展和提高，尤其各类高压发电机设备的引入和应用，极大地提高了我国电力系统的供电能力，满足了现代电力用户的实际用电需求，推动了我国城市化建设的进一步良性发展。发电机并网运行是发电机设备正式投入使用的关键环节，在发电机设备并入系统的瞬间，只存在发电机提供容性无功功率或感性无功功率两种情况。如发电机提供的是感性无功功率，就必然会对其相邻运行的机组造成一定的影响，使其无功重新进行分配，直至达到新的平衡点。在这一过程中，如发电机提供的感性无功功率过大，就可能导致无功重新分配无法对无功缺额进行补偿或无功过剩的问题，并且随着这种问题的持续恶化，当地无功失去平衡，系统电压也会随之上升或下降，进而威胁系统整体的运行安全和稳定。本文即围绕发电机并网无功冲击大的问题，就无功功率的产生原因和具体影响进行了分析，并以此为基础，对问题的预防对策进行了探讨，具体内容如下：
一、发电机并网运行过程中无功功率的产生原因分析
随着我国电力事业不断发展，电力系统对应的容量日益增大，同步发电机的单机容量也随之增大。在这种环境背景下，不合理的并网运行操作将给系统整体的稳定运行造成严重的后果和不良影响，为避免这种不良后果的发生，相关部门对于发电机的并网运行规定了以下几点理想条件：一，待并发电机与系统侧的频率保持一致；二，待并发电机与系统并列侧的电压幅值保持一致；三，待并发电机与系统侧对应的电压矢量相重合。但就发电机实际的并网运行而言，以上三类理想条件很难实现和满足，因此，在发电机并网运行实际操作中，只需要达到发电机并列时产生的冲击电流较小，不对其他电气设备造成损害和影响，合闸后发电机组可以快速进入同步运行状态，进入同步运行时对应的暂态过程较短等几点要求即可。
由于发电机并网运行的理想条件很难达到和满足，在发电机合闸时较容易产生冲击电流。如待并发电机电压低于系统电压幅值，电枢反应对应的转子励磁磁势将受到综合因素产生的冲击电流的助磁作用，从而导致励磁电流不断减小，并且励磁电压也会随之变小，发电机吸收系统中的无功功率。如待并发电机电压高于系统电压幅值，则电枢反应对应的转子励磁磁势将受到综合因数产生的冲击电流的去磁作用，从而导致励磁电流快速地增大，并且励磁电压也会随之增大，此时发电机就会向系统提供无功功率。
相关实验数据表明，发电机并网运行产生的冲击电流的具体数值与并列瞬间两侧电源对应的角度差、电压幅值的大小有着直接且紧密的联系。如仅存在电压差，则冲击电流主要表现为无功电流分量；如仅存在角度差，则冲击电流主要表现为有功电流分量；如同时存在电压差和角度差，则冲击电流同时包含无功电流分量和有功电流分量。
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二、无功功率变化对于其他机组和系统电压的影响作用分析
如发电机提供容性无功功率，产生的冲击电流越大，助磁作用也越强，发电机并列之后会快速地从系统吸收无功，系统原有的无功平衡随之打破，并产生无功缺额。此时，系统电压也会发生下降，同时相邻运行机组在检测到电压发生下降后，将自动增加励磁电流以平衡电压逐渐下降造成的无功缺额。
如发电机提供感性无功功率，产生的冲击电流越大，去磁作用越强，发电机并列之后会对系统系统提供超额的无功，系统原有的无功平衡也会随之打破，并造成无功过剩。此时，系统电压也会逐渐升高，同时相邻运行机组在检测到电压发生升高之后，将自动减小励磁电流以平衡电压逐渐升高造成的过剩无功。
总的来说，对于同一母线上并联运行的几台发电机而言，其必然遵守电压定律和基尔电流定律。如任何一台机组对应的励磁电流发生改变，不仅该机组对应的无功电流会受到影响，同一母线上并联运行机组对应的无功电流也注定会受到影响，同时母线电压也会发生相应的变化。
三、发电机并网无功冲击大问题的防范措施分析
通过以上无功功率的产生原因分析及无功功率过大的危害分析可知，如在发电机并网运行过程中，发生无功冲击过大的问题，无论是相邻机组还是系统均会受到严重的干扰和影响。为避免这种过大无功换流和电压变化的产生，在发电机并网运行过程中，相关人员可采用以下措施进行防范：一，对于同期装置而言，其电压差和角差不能由于追求并网速度而过大地进行设置，同时也不能过小地设置，应坚持并网后瞬间无功相对较小和机组可以在短时间完成并列的基本原则，设置多组定制，并在机组检修后试验中，向调度发出申请，在待并发电机电压高于系统电压或低于系统电压的条件下，进行待并发电机与系统的并列。在这一过程中，相关人员还应对发电机无功功率、励磁电流数据、励磁电压等数据信息进行录取，并以此为基础，科学确定一套同期装置运行的永久定值；二，如运行人员在机组并网过程中发现系统电压出现升高，应优先对机端电压进行调整，调节两侧电源电压差值较小且相对稳定时，投入同期装置，并在并网后及时调整励磁电流，以快速平衡无功功率；三，针对单元接线的发电机励磁装置进行无功补偿时，调差系数不应过大，需以发电机无功功率的实际变化情况以及电压的变化程度为基础参考进行整定，同时调度部门应根据机端下达调差系数；四，相关运行人员还应定期对同期装置的采样精度进行校验，以确保测量误差在允许的范围内。
结语：
综上所述，在电力系统扩张发展的过程中，相关部门必须全面提高对发电机并网运行的重视，从发电机并网无功冲击过大问题的产生原因和不良影响危害入手，综合提高对于发电机并网控制的科学性和合理性，以降低发电机并网的不良干扰和影响，进而促进我国电力系统的进一步发展。
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作者简介：王康乐（1991.02-），男，甘肃，主要从事电厂生产运维工作。
论文作者:王康乐,蒋君操,刘密斯,唐夏雨
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/3/15
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