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[摘 要]随着电力系统装机容量的增加，高电压、远距离输电线路大量投产。目前广东电网的边远地区普遍存在无功过剩、电压偏高的现象，在节假日、丰水季节和小方式时问题尤为突出。因此，必须吸收电网多余的无功功率，降低电网电压。一般情况下，可采用并联电抗器或安装同步调相机来吸收剩余的无功功率，但需增加大量的设备投资，且在远行使用上有一定的局限性。从经济运行的角度考虑，利用发电机在系统处于低谷期间进相运行是一项切实可行的方法。 在河源电厂开展进相运行，充分利用发电机的这一固有能力，吸收系统多余的无功，维持较好的电能质量，避免由于运行电压偏高所引起的高压设备损坏和使用寿命缩短，具有重要的现实意义。
[关键词]无功过剩 进相运行 静态稳定 限制因素 机端电压 进相深度
中图分类号：TE451 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）34-0241-02
1.发电机进相运行的限制条件：
1.1 220KV母线电压、发电机端电压、6KV母线电压和380V母线电压的限制
220KV母线电压过低对整个电网安全稳定运行有影响，当发电机进相运行时，发电机向系统吸收无功功率。由于系统不可能为无穷大系统，不能维持机端电压为恒定。而电厂的厂用电从发电机出口引出，厂用电电压会随发电机端电压降低而降低，使厂用系统的电动机出力下降，电流增大，还可能导致电动机过流跳闸、电动机的线圈过热而影响机组的正常运行。因此进行深度要求220KV母线电压在调度允许的范围内即220—242kV之间；发电机端电压应在18.6—21kV之间；6kV母线电压维持在5.64—6.42kV之间；380V母线电压维持在357—407V之间。表1是1号机进相试验时测得的各电压变化趋势，可以看出，在满载、80%和60%负载工况下，进相运行到最大深度时，发电机机端电压接近于0.93倍额定电压的低限值，厂用400V母线电压接近0.90倍额定电压，两者成为进相深度的限制因素。因此在以后我厂发电机进相运行时应严格监视厂用电系统电压，保证机组安全运行。
1.2 发电机各测点温升限制
进相运行发电机端部温升会显著增加，当发电机进相运行时，原来起到去磁作用的电枢反映将会逐渐减弱并向增磁方向变化，铁芯中的磁场密度将会显著增加，漏磁通显著增大，特别是端部的合成漏磁通也显著增加，端部铁芯元件的温升也将显著升高，比其他部位温升要高。发电机端部漏磁通是由转子和定子的漏磁通合成的，它是一个随转子同速旋转的旋转合成磁场。该旋转漏磁通磁场在切割静止的定子端部各金属构件时，就会产生涡流和磁滞损耗，引起发热。表2是1号机进相试验时测得的温升，可以看出，不同负荷下进相时温度变化上升趋势，但温升最高点远低于厂家规定值。
1.3 发电机功率角的限制[2]
发电机进相运行时，因为要保持有功功率不变，功角将随着励磁电流的减小而增加，发电机稳定性将下降。根据静稳极限PQ曲线可以确定发电机功角，为了确保发电机功角有一定的安全裕度，最大发电机（相对于等值机）功率角不应该超过90度。
1.4 发电机定子电流的限制
发电机进相运行时，定子电流随着进相深度的增加而增加。因此，定子电流也是也是决定发电机安全运行的一个重要判据。通过限制定子电流幅值来控制发电机的进相深度，从而保证发电机不失稳。要求发电机定子电流幅值不能超过发电机额定电流19245A；发电机转子电流不应超过额定值4128A。并且发电机定子电流过流限制要求作为无功低励限制的后备保护。表3是1号机进相试验时发电机定子、转子电流前后对比。可以看出，360MW负荷下进相时发电机定子电流有明显上升，但电流最高点远低于额定电流。
2.发电机进相运行试验中应注意的几个问题：
2.1 发电机定子端部温度点位置的选择[1]
只有测量到最热点，才能真实反映发电机真实的进相能力，因此，在埋设测温元件时，需要正确选择测量位置。定子端部漏磁通总是力图经过磁阻最小的路径形成闭环。因此，边段铁芯是漏磁密度最高的地方，也是常见发热最严重的地方。在沿发电机圆周方向，合成磁场的基波与5次和7次谐波相叠加的位置，便是发热最严重的位置。实验时，应根据发电机电机绕组结构和端部实际具体结构，合理选择测温元件埋设位置。
2.2 轉子温度测量[1]
转子测温通常是用电阻法，即通过电阻变化来推算绕组温度变化。因此，电阻测量是否准确非常重要。通过查阅资料，对静止励磁的发电机，转子电流用标准分流器和毫伏电压表可以准确的测量。
2.3 试验前应估算各功率下发电机的功率角，对静态稳定程度做到心中有数。试验中严格控制电机各部件的温升不超过规定值，以确保发电机的寿命。
3.我厂发电机进相试验结果
3.1 1号机在各负荷段的最大进相深度
河源电厂1号机在各负荷段的最大进相深度相关参数如表4所示：
从表4河源电厂1号机最大进相试验深度可得出以下结论：
1）在满载、80%和60%负载工况下，进相运行到最大深度时，发电机功角均负荷要求；发电机机端电压接近于0.93倍额定电压，厂用400V母线电壓接近0.90倍额定电压，两者成为进相深度的限制因素；其中满载时发电机的进相功率因数可达0.9495。
2）按照目前的保护配置，在前面的任何试验工况下，保护及自动励磁调节器等自动装置都不会误动，可以保证进相运行的安全，在各种工况下，机组振动，温升不会构成进相运行的限制因素。
3.2 2号机在各负荷段的最大进相深度
河源电厂2号机在各负荷段的最大进相深度相关参数如表5所示：
从表5河源电厂2号机最大进相试验深度可得出以下结论：
1）在满载、80%和60%负载工况下，进相运行到最大深度时，发电机功角均负荷要求；发电机机端电压接近于0.93倍额定电压，厂用400V母线电压接近0.90倍额定电压，两者成为进相深度的限制因素；其中满载时发电机的进相功率因数可达0.9485。
2）按照目前的保护配置，在前面的任何试验工况下，保护及自动励磁调节器等自动装置都不会误动，可以保证进相运行的安全，在各种工况下，机组振动，温升不会构成进相运行的限制因素。
4.结语
在系统低谷期间，河源电厂发电机进相运行可以有效吸收系统剩余无功功率，保持系统电压平衡和稳定，对提高电网的质量和安全性具有非常重要的意义。
我厂通过此次发电机进相试验，可得到发电机在一些重要工况的运行参数，掌握发电机在进相运行下静稳态能力，并确定了定子端部结构件的温度变化在发电机允许范围之内。发电机进行试验所得的数据，为电网调度部门绘制发电机运行PQ曲线、下发低励限制定值和安排机组进相运行提供了科学依据。
依据两台发电机进相试验结果，发电机机端电压及厂用400V母线电压成为进相深度的限制因素。因此我厂发电机在进相运行时，应尤其关注该两项运行参数。
参考文献
[1] 张建忠，万栗，刘洪志.大型汽轮发电机组进相运行及对电网调压试验研究[J].中国电力，2006，12：11-15.
[2] 王芳，王宏华，王成亮.发电机进相运行研究现状[J].中国高新技术企业，2008，15（18）：120-121.
[关键词]无功过剩 进相运行 静态稳定 限制因素 机端电压 进相深度
中图分类号：TE451 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）34-0241-02
1.发电机进相运行的限制条件：
1.1 220KV母线电压、发电机端电压、6KV母线电压和380V母线电压的限制
220KV母线电压过低对整个电网安全稳定运行有影响，当发电机进相运行时，发电机向系统吸收无功功率。由于系统不可能为无穷大系统，不能维持机端电压为恒定。而电厂的厂用电从发电机出口引出，厂用电电压会随发电机端电压降低而降低，使厂用系统的电动机出力下降，电流增大，还可能导致电动机过流跳闸、电动机的线圈过热而影响机组的正常运行。因此进行深度要求220KV母线电压在调度允许的范围内即220—242kV之间；发电机端电压应在18.6—21kV之间；6kV母线电压维持在5.64—6.42kV之间；380V母线电压维持在357—407V之间。表1是1号机进相试验时测得的各电压变化趋势，可以看出，在满载、80%和60%负载工况下，进相运行到最大深度时，发电机机端电压接近于0.93倍额定电压的低限值，厂用400V母线电压接近0.90倍额定电压，两者成为进相深度的限制因素。因此在以后我厂发电机进相运行时应严格监视厂用电系统电压，保证机组安全运行。
1.2 发电机各测点温升限制
进相运行发电机端部温升会显著增加，当发电机进相运行时，原来起到去磁作用的电枢反映将会逐渐减弱并向增磁方向变化，铁芯中的磁场密度将会显著增加，漏磁通显著增大，特别是端部的合成漏磁通也显著增加，端部铁芯元件的温升也将显著升高，比其他部位温升要高。发电机端部漏磁通是由转子和定子的漏磁通合成的，它是一个随转子同速旋转的旋转合成磁场。该旋转漏磁通磁场在切割静止的定子端部各金属构件时，就会产生涡流和磁滞损耗，引起发热。表2是1号机进相试验时测得的温升，可以看出，不同负荷下进相时温度变化上升趋势，但温升最高点远低于厂家规定值。
1.3 发电机功率角的限制[2]
发电机进相运行时，因为要保持有功功率不变，功角将随着励磁电流的减小而增加，发电机稳定性将下降。根据静稳极限PQ曲线可以确定发电机功角，为了确保发电机功角有一定的安全裕度，最大发电机（相对于等值机）功率角不应该超过90度。
1.4 发电机定子电流的限制
发电机进相运行时，定子电流随着进相深度的增加而增加。因此，定子电流也是也是决定发电机安全运行的一个重要判据。通过限制定子电流幅值来控制发电机的进相深度，从而保证发电机不失稳。要求发电机定子电流幅值不能超过发电机额定电流19245A；发电机转子电流不应超过额定值4128A。并且发电机定子电流过流限制要求作为无功低励限制的后备保护。表3是1号机进相试验时发电机定子、转子电流前后对比。可以看出，360MW负荷下进相时发电机定子电流有明显上升，但电流最高点远低于额定电流。
2.发电机进相运行试验中应注意的几个问题：
2.1 发电机定子端部温度点位置的选择[1]
只有测量到最热点，才能真实反映发电机真实的进相能力，因此，在埋设测温元件时，需要正确选择测量位置。定子端部漏磁通总是力图经过磁阻最小的路径形成闭环。因此，边段铁芯是漏磁密度最高的地方，也是常见发热最严重的地方。在沿发电机圆周方向，合成磁场的基波与5次和7次谐波相叠加的位置，便是发热最严重的位置。实验时，应根据发电机电机绕组结构和端部实际具体结构，合理选择测温元件埋设位置。
2.2 轉子温度测量[1]
转子测温通常是用电阻法，即通过电阻变化来推算绕组温度变化。因此，电阻测量是否准确非常重要。通过查阅资料，对静止励磁的发电机，转子电流用标准分流器和毫伏电压表可以准确的测量。
2.3 试验前应估算各功率下发电机的功率角，对静态稳定程度做到心中有数。试验中严格控制电机各部件的温升不超过规定值，以确保发电机的寿命。
3.我厂发电机进相试验结果
3.1 1号机在各负荷段的最大进相深度
河源电厂1号机在各负荷段的最大进相深度相关参数如表4所示：
从表4河源电厂1号机最大进相试验深度可得出以下结论：
1）在满载、80%和60%负载工况下，进相运行到最大深度时，发电机功角均负荷要求；发电机机端电压接近于0.93倍额定电压，厂用400V母线电壓接近0.90倍额定电压，两者成为进相深度的限制因素；其中满载时发电机的进相功率因数可达0.9495。
2）按照目前的保护配置，在前面的任何试验工况下，保护及自动励磁调节器等自动装置都不会误动，可以保证进相运行的安全，在各种工况下，机组振动，温升不会构成进相运行的限制因素。
3.2 2号机在各负荷段的最大进相深度
河源电厂2号机在各负荷段的最大进相深度相关参数如表5所示：
从表5河源电厂2号机最大进相试验深度可得出以下结论：
1）在满载、80%和60%负载工况下，进相运行到最大深度时，发电机功角均负荷要求；发电机机端电压接近于0.93倍额定电压，厂用400V母线电压接近0.90倍额定电压，两者成为进相深度的限制因素；其中满载时发电机的进相功率因数可达0.9485。
2）按照目前的保护配置，在前面的任何试验工况下，保护及自动励磁调节器等自动装置都不会误动，可以保证进相运行的安全，在各种工况下，机组振动，温升不会构成进相运行的限制因素。
4.结语
在系统低谷期间，河源电厂发电机进相运行可以有效吸收系统剩余无功功率，保持系统电压平衡和稳定，对提高电网的质量和安全性具有非常重要的意义。
我厂通过此次发电机进相试验，可得到发电机在一些重要工况的运行参数，掌握发电机在进相运行下静稳态能力，并确定了定子端部结构件的温度变化在发电机允许范围之内。发电机进行试验所得的数据，为电网调度部门绘制发电机运行PQ曲线、下发低励限制定值和安排机组进相运行提供了科学依据。
依据两台发电机进相试验结果，发电机机端电压及厂用400V母线电压成为进相深度的限制因素。因此我厂发电机在进相运行时，应尤其关注该两项运行参数。
参考文献
[1] 张建忠，万栗，刘洪志.大型汽轮发电机组进相运行及对电网调压试验研究[J].中国电力，2006，12：11-15.
[2] 王芳，王宏华，王成亮.发电机进相运行研究现状[J].中国高新技术企业，2008，15（18）：120-121.