淺談發電機進相運行功率因素=有功功率/視在功率

視在功率的平方=有功功率的平方+無功功率的平方

何謂\o"發電機"發電機進相運行?有何注意事項?

\o"發電機"發電機正常運行時,向系統提供有功的同時還提供無功,定子電流滯后于端電壓一個角度,此種狀態即遲相運行.當逐漸減少勵磁電流使\o"發電機"發電機從向系統提供無功而變為從系統吸收無功,定子電流從滯后而變為超前\o"發電機"發電機端電壓一個角度,此種狀態即進相運行.

同步\o"發電機"發電機進相運行時較遲相運行狀態勵磁電流大幅度減少,\o"發電機"發電機電勢Eq亦相應降低.從P-功角關系看,在有功不變的情況下,功角必將相應增大,比值整步功亦相應降低,發電機靜態穩定性下降.其穩定極限與發電機短路比,外接電抗,自動勵磁調節器性能及其是否投運等有關.

進相運行時發電機定子端部漏磁較遲相運行時增大.特別是大型發電機線負荷高,正常運行時端部漏磁比較大,端部鐵芯壓指連接片溫升高,進相運行時因為漏磁增大,溫升加劇.進相運行時發電機端部電壓降低,廠用電電壓也相應降低,如果超出10%,將影響廠用電運行.

因此,同步發電機進相運行要通過試驗確定進相運行深度.即在供給一定有功狀態下,吸收多少無功才能保持系統靜態穩定和暫態穩定,各部件溫升不超限,并能滿足電壓的要求.

發電機進相運行受哪些因素限制.

當系統供給的感性無功功率多于需要時,將引起系統電壓升高,要求發電機少發無功甚至吸收無功,此時發電機可以由遲相運行轉變為進相運行.

制約發電機進相運行的主要因素有:

(1)系統穩定的限制

(2)發電機定子端部件溫度的限制

(3)定子電流的限制

(4)廠用電電壓的限制

為什么汽*發電機進相運行時,定子端部鐵芯嚴重發熱?

汽*發電機運行時,定子繞組端部的漏磁場也是以同步轉速對定子旋轉的,其漏磁場的一部分是經過定子繞組端部空間,轉子護環,氣陷及定子端部鐵芯構成磁路的,因此使定子端部鐵芯平面上產生渦流而發熱.此外,勵磁繞組緊靠護環,因此它的漏磁場主要經護環閉合,當進相運行時,由于勵磁電流減小勵磁繞組端部漏磁場減弱,于是護環的飽和程度下降,減小了定子端部漏磁場所經過磁路的磁組,從而使定子端部漏磁場增大,鐵損加大,致使定子端部鐵芯嚴重受熱.隨著電力系統的發展、機組容量的不斷擴大和超高壓遠距離輸電線路的應用,系統有很大的電容電流。當負荷低谷時期,由于輸電線的電容電流使系統產生的無功功率增加,造成電力系統特別是110kV以上的母線電壓超過額定的上限。隨著電力市場的建立和完善，發電企業已經開始實行競價上網,電壓作為電能質量的重要指標同時也作為輔助電力市場的重要部分，考核與獎勵將會越來越重。傳統的電壓調節手段已不能滿足現代電力系統運行的要求,所以增加發電機的無功調節手段勢在必行。發電機的進相運行,吸收電力系統中過剩的無功功率來降低電壓,是電網調節的一個強有力的調控手段。

一、發電機進相運行的效益

(一)降壓效益。由于系統負荷低谷時，無功過剩，系統電壓過高，采用發電機進相運行后，已成功進行進相運行機組的試驗結果表明，每吸收無功功率5～10MVAR，一般可使220KV母線電壓降低1KV。根據現行的江蘇電網企業考核辦法及即將運行的華東電網輔助電力服務市場規則都會取得受益。

(二)節能效益。變壓器、電動機等電氣設備鐵損與電壓的平方成正比，運行電壓升高使損耗增大，進相運行使運行電壓降低后，可使這部分損耗消除。另外，進相運行還可以減少勵磁電流，降低廠用電量。

(三)保證電力設備安全。運行電壓升高，由于鐵損的增加使電氣設備運行溫度提高，勢必加速絕緣老化，縮短其使用壽命，進相運行使電氣設備處于正常額定值電壓運行，可確保設備在設計使用期內安全運行。

二、發電機進相運行應考慮的幾個問題

（一）發電機定子鐵心端部發熱

發電機端部漏磁通是由轉子和定子的漏磁通合成的,它是一個隨轉子同速旋轉的旋轉合成磁場。該旋轉漏磁場磁通在切割靜止的定子端部各金屬結構件時,就會在其中感應渦流和磁滯損耗,引起發熱。特別是定子端部鐵心、壓指、壓環等磁阻較小的部件,因通過的磁通多,在局部冷卻強度不足時,就會出現局部溫升過高的現象。發電機由滯相變為進相運行時,端部合成磁通隨之顯著增大,端部元件的溫升也顯著增大,甚至越限,成為限制發電機進相運行的條件之一。因此,要通過現場試驗作出溫升曲線來確定進相運行的深度。

（二）發電機的靜態穩定

當發電機在某恒定的有功功率進相運行時，由于勵磁電流較低，因而其靜穩定的功率極限值減小降低的靜穩儲備系數即靜穩能力降低（如圖1所示）。保持有功P恒定，逐漸降低勵磁電流，直至進相運行至E02，此時勵磁電流感應的電勢為E02。若增加進相深度，應繼續降低勵磁電流，此時感應電勢E03更低。由于保持P恒定，功率必然由δa升至δb，當勵磁電流降至使發電機的運行功角增大而達靜穩定的臨界穩定點δ=90。若繼續降低勵磁電流，則失去靜穩而失步。由此發電機的進相容量受到限制。

（三）發電廠用電電壓降低

發電機廠用電一般取自來自發電機出口。進相運行時,發電機由向系統發出無功變為吸收無功。由于實際系統不可能為無窮大系統,不能維持機端電壓為恒定,即運行時發電機機端電壓與廠用電電壓要降低,廠用系統的電動機運行狀態變差：出力下降，滑差增大，電流增大，可能造成電動機和廠變過流。所以一般要控制在額定電壓的90％以上。

三、垞城＃5機組試驗時采取的技術措施

（一）設備參數

型號QF-135-2

額定容量158824kVA

額定功率135000KW

功率因數0.85（滯后）

額定電壓13800V

額定電流6645A

定子線圈絕緣等級F

轉子線圈絕緣等級F

定子鐵芯絕緣等級F

（二）采取的技術措施

1．進相運行機組的失磁保護壓板不許退出，自動勵磁調節裝置必須投運,手動調節威磁狀態下則不允許作為進相運行機組。必須具備低勵限制功能,并按要求進行整定,實際校核后投運,無此功能或不投此功能不得進相運行。另外相鄰遲相運行機組亦需投入勵磁調節裝置。

2．進相運行的機組須裝設雙向無功功率表或(和)雙向功率因數表,以便運行人員監視和計量。

3．應裝設“功角儀”,以便于運行中對發電機功角進行監視,確保發電機功角有一定的穩定裕度,要求δ<70°。

4．發電機進相運行時,應注意機組廠用電壓偏低引起的廠用電動機過電流問題,必要時應對廠用變壓器分接頭進行調整,使其滿足要求。

5．發電機的進相運行必須嚴格按調度安排進行,當系統發生故障(如聯絡線因故障斷開一回后),應迅速增加發電機勵磁,使其轉入遲相運行。6．為避免機組進相運行時,同一電廠內部或附近電廠出現的非進相機組搶發無功的現象,削弱進相運行的效果,要求非進相機組高力率運行。

7．發電機進相運行時，運行方式應保證廠用系統的安全運行。

8．當系統發生振蕩時，進相運行機組不得干預自動增加無功。當系統及發電機發生振蕩或失去同步時，應立即增加進相運行機組的勵磁電流。如果再無法拉入同步時應降低有功負荷，使之恢復正常。

9．機組在進相運行期間，監盤人員應嚴密監視，使其各參數在允許范圍內運行。監視發電機靜子鐵心、繞組的各點溫度和機組振動情況以及廠用電系統的電壓變化如有超出額定允許值，應立即報告值長。

10．機組進相運行時所帶的有功值P和進相吸收無功值Q的關系，應按規定執行。

四、結論

1．試驗結果表明,該類型機組在δ<70°范圍內進相運行穩定，定子鐵芯和端部溫升不大,主要問題是解決好進相深度與低勵限制和失磁保護的整定配合，6KV廠用電壓沒有低于95%UN。

2．在發電機進相運行時,為了保證發電機的靜態穩定性,發電機必須帶自動電壓調節器。

3．采用發電機進相運行可有效改善電網無功潮流分布、調節系統電壓,對提高供電質量可起到明顯的作用。

4．發電機進相運行是發電機一種非正常運行方式，雖然有明顯的受益但運行可靠性下降，雖然有很多成功的經驗可以借鑒但各機組實際情況不盡相