摘要：本文通过对丽水地区的几所水电站发电机组进相试验及分析，明确了各发电机组的进相运行能力，为今后电站水轮发电机组进相运行提供技术保证，并对机组进相试验时发现的一些设备问题提出合理化建议，确保机组安全运行。
关键词：进相试验；静稳极限
一、试验的目的和意义
由于电力系统的高速发展，输电线路网络不断扩大，导致系统无功增多，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，不仅影响供电的电压质量，还会使电网损耗增加，经济效益下降。发电机的进相运行目的是为了让发电机吸收系统过剩的无功功率，从而达到降低系统电压提高电能质量的作用。发电机的无功进相能力。由于制造工艺和安装质量不一样，每台机的进相情况是不同的，每台机都必须单独做进相试验，然后得出在不同负荷下的进相深度，在不破坏机组静态稳定性前提下，得出机组对系统调压的能力，发电机进相运行是改善电网电压质量最有效而又经济的必要措施之一。
二、试验过程应注意的问题和限制条件
1、发电机进相运行时,应注意以下几方面的问题:
一是稳定性降低，由于发电机进相运行,内部电势降低,静态储备降低,使静态稳定性降低；在进相运行时输出功率不变的情况下,功角δ增大,降低动稳定水平。二是由于助磁性的电枢反应,使发电机端部漏磁增加,端部漏磁引起定子端部温度升高;三是由于发电机励磁电流降低和无功潮流倒送引起机端电压降低同时造成厂用电电压降低。四是由于机端电压降低在输出功率不变的情况下发电机定子电流增加,易造成过负荷。
2、进相运行的限制条件：
1）厂用母线电压 (0.95～1.05)UN
2）发电机定子电压：(0.95～1.05)UN
3）发电机定子电流最大值：1.0IN
4）发电机功角δ最大值：60°
5)发电机各部分温度的限制值不超过运行规程的限制值。
三、试验安全措施及注意事项
1、本试验方案应报电网调度部门批准，试验期间发电机根据试验要求安排升降负荷。
2、试验前试验工作负责人及有关人员应详细检查试验接线及全部措施正确无误，仪器、仪表工作正常。特别要注意：CT二次不得开路，PT二次不得短路，励磁回路不得接地。
3、试验前，应根据试验要求，检查发电机的低励限制单元、失磁保护，确保满足试验的需要。试验过程中，不退出发电机的低励限制单元、失磁保护。
4、保持有功功率为各试验工况，励磁装置切换为C通道（手动通道）运行，上位机监控系统无功自动改定功能退出；在每一有功负荷下做完进相试验后，首先必须增加励磁电流，将发电机拉入迟相（cosφ≤0.98）运行状态，然后才能调节有功负荷，进行下一个工况的试验。
5、发电机进相试验时温度变化的紧急应对措施：密切注意发电机各温度测点的温度变化情况。当发电机温度升高较快、达到限制点时，应立即将发电机拉回至迟相运行状态。
6、发电机进相试验时如失去同步后的紧急应对措施：进相试验时，如果失去同步，应立即增加励磁电流使发电机恢复同步，如果不成，应同时减小发电机的有功负荷，使其恢复同步，如果还不能恢复同步，应将发电机与系统解列。
四、丽水市某贯流式电站发电机组试验情况
1、机组参数
发电机制造厂家：东芝水电设备(杭州)有限公司
型 号：SFWG16—56 / 5300
额定容量：17391KVA
额定功率：16500KW
功率因素：0.92（滞后）
额定电压：6300V
额定电流：1593.8A
额定转速：107.1转/分
2、试验部分数据如下：
表1: 1#发电机进相试验数据
注1：工况5时，发电机电压Uab=5.909KV,低于限制电压0.95U=5.99KV；
注2：上述表格中，无功Q前的负号表示吸收无功，发电机功角δ由公式计算而得：
δ =tg-1(P/(Q+U2/Xq)) =tg-1(P/(Q+23.5))
发电机横轴同步电抗Xq*=0.74;
Xq=Xq* × (UF×UF)/SF=0.74×(6.3×6.3)/17.391=1.689 Ω
U2/Xq=(6.3×6.3)/1.689=23.5
表2:发电机进相试验前后定子线圈温度记录表（℃）
注：在工况10运行状态下，发电机定子线圈温度超过80 ℃
五、丽水市某混流式电站发电机组试验情况
1、机组参数
发电机制造厂家：杭州发电设备厂
型 号：SF—J9500—10/2600
额定容量：11875KVA
额定功率：9500KW
功率因素：0.8（滞后）
额定电压：6300V
额定电流：1088.3A
额定转速：600转/分
表3: 1#发电机进相试验数据
注1：工况3-5，9-10时，发电机电压Uab低于限制电压0.95U（5.99KV）；建议主变分接开关由第3档调为第4档；
注2：发电机出口电流互感器电流变比1250/5A；
注3：上述表格中，无功Q前的负号表示吸收无功，发电机功角δ由公式计算而得：
δ =tg-1(P/(Q+U2/Xq)) =tg-1(P/(Q+16.19))
发电机横轴同步电抗Xq*=0.7334；
Xq=Xq* × (UF×UF)/SF=0.7334×(6.3×6.3)/11.875=2.451 Ω
U2/Xq=(6.3×6.3)/2.451=16.19
六、进相试验结论及建议
此贯流式电站发电机组在进相试验各工况下所得的电气量、功角、和各部位的稳定温度数据表明，电站发电机组进相的运行能力，运行方式为开一台机进相运行，另外两台机在停机备用方式，1#-3#发电机进相限额在机组带有功功率为12MW, 进相无功功率不小于 -6MVAR；机组带有功功率为16MW, 进相无功功率不小于 -5MVAR。
此贯流式电站的试验发电机组在工况10运行状态下，1－3#发电机定子线圈温度均超过80 ℃，虽未超过温度限值，但在机组带满负荷进相运行时，应加强发电机定子线圈温度和定子铁芯温度的机动性巡查，避免温度超标。
此混流式电站的试验发电机组各工况下所得的电气量、功角、和各部位的稳定温度数据表明，电站发电机组进相的运行能力，运行方式为开一台机进相运行，另外一台机组在停机备用方式，1#、2#发电机进相限额为：机组带有功功率为7.125MW， 进相无功功率不小于 -3.55MVAR；机组带有功功率为9.5MW，进相无功功率不小于 -3.0MVAR。
此混流式电站的试验发电机组由于6.3KV 母线电压偏低（只有6.0KV左右），1#机进相运行时，工况3-5，9-10时，发电机电压Uab低于限制电压0.95U（5.99KV）；2#机进相运行时，工况2-5，8-10时，发电机电压Uab低于限制电压0.95U（5.99KV），建议主变分接开关由第3档调为第4档，适当提高6.3KV 母线电压。
通过进相试验为电网调度及电站管理单位提供了电力系统安全稳定运行的数据支持，有利于解决偏远山区长距离输电线路及系统低谷区时等情况的电压过高现象，为提高系统的电能质量提供了有效而又经济的支撑。
参考文献：
[1] 《DL/T 1523-2016同步发电机进相试验导则》（中国电力出版社）
[2]《电机学》（中国电力出版社）
论文作者:徐广利
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/9
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