發(fā)電機進相運行的必要性

超高壓遠距離輸電網(wǎng)絡(luò)不斷擴大，導(dǎo)致系統(tǒng)無功增多，如220kV、330kV和500kV級的架空線路，每公里對地的容性無功分別為130kvar、400kvar和1000～1300kvar。加之，為彌補系統(tǒng)高峰負(fù)荷時的無功不足，在電網(wǎng)中還裝設(shè)了一定數(shù)量的電容器，這些電容器有時難以適應(yīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)電壓的需要而及時投切。因此，在節(jié)假日或午夜等系統(tǒng)負(fù)荷處于低谷時，其過剩無功必導(dǎo)致電網(wǎng)電壓升高，甚至超過運行電壓容許的規(guī)定值，不僅影響供電的電壓質(zhì)量，還會使電網(wǎng)損耗增加，經(jīng)濟效益下降。電機'>發(fā)電機進相運行'>電機'>發(fā)電機進相運行能吸收網(wǎng)絡(luò)過剩的無功功率，降低系統(tǒng)電壓。電機'>發(fā)電機進相運行'>電機'>發(fā)電機進相運行是結(jié)合電力生產(chǎn)需要而采用的切實可行的運行技術(shù)，它可使電機'>發(fā)電機由改變運行工況而達到降壓的目的。僅是利用系統(tǒng)現(xiàn)有設(shè)備增加的一種調(diào)壓手段，便可擴大系統(tǒng)電壓的調(diào)節(jié)范圍，改善電網(wǎng)電壓的運行狀況。該方法操作簡便，在電機'>發(fā)電機進相運行'>電機'>發(fā)電機進相運行限額范圍內(nèi)運行可靠，其平滑無級調(diào)節(jié)電壓的特點，更顯示了它調(diào)節(jié)電壓的靈活性，電機'>發(fā)電機進相運行'>電機'>發(fā)電機進相運行是改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量最有效而又經(jīng)濟的必要措施之一。

電機'>發(fā)電機進相運行'>電機'>發(fā)電機進相運行的基本原理:
電機'>發(fā)電機正常運行時,向系統(tǒng)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(tài)即遲相運行.當(dāng)逐漸減少勵磁電流使電機'>發(fā)電機從向系統(tǒng)提供無功而變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無功,定子電流從滯后而變?yōu)槌半姍C'>發(fā)電機端電壓一個角度,此種狀態(tài)即進相運行.電機'>發(fā)電機進相運行'>電機'>發(fā)電機進相運行時各電氣參數(shù)是對稱的，并且電機'>發(fā)電機仍保持同步轉(zhuǎn)速，因而是屬于電機'>發(fā)電機正常運行方式中功率因數(shù)變動時的一種運行工況，只是拓寬了電機'>發(fā)電機通常的運行范圍。同樣，在允許的進相運行限額范圍內(nèi)，只要電網(wǎng)需要是可以長期運行的。
　　同步電機'>發(fā)電機在低有功情況下可以無勵磁運行，此時電機'>發(fā)電機能保持同步運行，并吸收電網(wǎng)無功功率，但其定子電壓要下降。電機'>發(fā)電機低有功無勵磁運行是依靠反應(yīng)轉(zhuǎn)矩維持同步運行的，其電磁功率包含兩部分，即基本電磁功率和附加電磁功率，基本電磁功率是由勵磁電流決定的，附加電磁功率是由轉(zhuǎn)子凸極效應(yīng)確定的。當(dāng)運行中失去勵磁時，電磁功率僅有附加電磁功率，其最大值為
　　
　　對于凸極電機'>發(fā)電機Xd＞Xq，故P2m＞0；當(dāng)有功功率很小時，該電磁功率足以克服制動轉(zhuǎn)矩的作用而驅(qū)動電機'>發(fā)電機與電網(wǎng)保持同步。實踐證明，凸極電機'>發(fā)電機在無勵磁運行時的電磁反應(yīng)功率可達到額定容量的20％左右，亦即電機'>發(fā)電機帶有功20％Pn無勵磁運行時不失步。此時轉(zhuǎn)子繞組無直流電流又保持同步狀態(tài)，故不在轉(zhuǎn)子繞組及各部件感應(yīng)電流，不存在轉(zhuǎn)子發(fā)熱的問題。
3電機'>發(fā)電機進相運行'>電機'>發(fā)電機進相運行的限制因素
　　電機'>發(fā)電機進相運行'>電機'>發(fā)電機進相運行會受到下列因素的限制：①電機'>發(fā)電機的靜穩(wěn)定和動穩(wěn)定限制；②電機'>發(fā)電機的暫態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定限制；③低勵磁不穩(wěn)定的限制。
4進相運行試驗研究工作內(nèi)容
　　電機'>發(fā)電機進相運行'>電機'>發(fā)電機進相運行試驗研究主要工作如下。
4.1改造了各試驗電廠有關(guān)無功功率等表計
　　電機'>發(fā)電機進相運行'>電機'>發(fā)電機進相運行時，電機'>發(fā)電機吸收系統(tǒng)感性無功，無功功率為負(fù)，功率因數(shù)角由正變?yōu)樨?fù)，功率因數(shù)具有雙向性。而以前各電廠所裝無功表計均為單向，且未裝功率因數(shù)表，因此需改造單向無功功率因數(shù)表。
4.2電機'>發(fā)電機進相運行'>電機'>發(fā)電機進相運行穩(wěn)定性和電壓無功研究結(jié)果
　　電機'>發(fā)電機進相試驗應(yīng)在系統(tǒng)低谷負(fù)荷時段電壓偏高時進行，采用四川電網(wǎng)正常運行狀態(tài)下的小方式進行計算，為了提高電機'>發(fā)電機進相深度，減小電機'>發(fā)電機機端電壓對進相深度的影響，一般將電廠升壓變壓器接頭定于4檔。
　　在電機'>發(fā)電機進相運行'>電機'>發(fā)電機進相運行試驗前對其穩(wěn)定極限和無功電壓進行了計算。通過計算可知，每臺電機'>發(fā)電機靜穩(wěn)定極限都是比較深的，暫態(tài)穩(wěn)定極限略淺于靜穩(wěn)定極限，電機'>發(fā)電機進相在暫態(tài)穩(wěn)定極限范圍內(nèi)能將系統(tǒng)電壓降低至允許范圍，降壓效果是十分顯著的。
4.3電機'>發(fā)電機失磁異步運行時機理、現(xiàn)象及處理措施
　　電機'>發(fā)電機在進相運行試驗中，在勵磁系統(tǒng)調(diào)試中有可能失磁，進相至較深的進相深度時也可能轉(zhuǎn)入異步運行。因此，在試驗前應(yīng)研究電機'>發(fā)電機失磁異步運行的機理、現(xiàn)象及處理措施。
　　當(dāng)電機'>發(fā)電機進相運行'>電機'>發(fā)電機進相運行時，隨著勵磁電流下降，電磁轉(zhuǎn)矩下降，在轉(zhuǎn)子上就會出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩不平衡現(xiàn)象。試驗研究結(jié)果表明，電機'>發(fā)電機失磁異步運行時，①轉(zhuǎn)子表面溫度不會太高，其主要原因為轉(zhuǎn)子部件感應(yīng)電流頻率較低，集膚效應(yīng)不太嚴(yán)重，渦流遍布于轉(zhuǎn)子整體，不會使轉(zhuǎn)子局部出現(xiàn)高溫；②轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不會無限制升高，這樣可避免轉(zhuǎn)子超速可能引起的故障或事故；③定子電壓要下降，定子電流要增加，輸出的有功至少要小于（0.5～0.6）Pn，定子電流接近或略高于其額定值；④定子邊段鐵芯和金屬結(jié)構(gòu)件溫度會增加；⑤當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組開路失磁異步運行時，轉(zhuǎn)子繞組會產(chǎn)生瞬時過電壓和過電流，在甚低滑差(S＜0.005＝下異步運行時，其感應(yīng)電壓是較低的，不會危及轉(zhuǎn)子繞組絕緣的安全運行。轉(zhuǎn)子繞組在某種外接電阻下，其感應(yīng)電流可能會超過轉(zhuǎn)子額定電流，但不可能達到很高的危險數(shù)值，可能最高約為1.5倍額定電流值。
　　根據(jù)以上試驗研究結(jié)果，電機'>發(fā)電機在進相試驗中若發(fā)生失磁異步運行，不應(yīng)匆忙解列停機，應(yīng)盡快增加勵磁電流恢復(fù)同步，若不能恢復(fù)同步，則應(yīng)將有功減低至（50～60）％Pn，同時增加勵磁電流，使電機'>發(fā)電機恢復(fù)同步。
4.4研究廠用電電壓過低對廠用負(fù)載的影響
　　為了研究廠用電電壓過低對廠用負(fù)載的影響，在CD電廠作了廠用電壓較低時的擾動試驗。電機'>發(fā)電機自動勵磁調(diào)節(jié)器投入運行，在有功為140MW，進相到廠用電達到較低值時，起動一臺5500kW給水泵電機作擾動試驗，其試驗結(jié)果表明，廠用電在起動過程中由6.0kV降為4.8kV，起動時間為4.6s，起動時不影響電機'>發(fā)電機和其它輔機的正常運行。
4.5研究電機'>發(fā)電機低負(fù)荷全失磁時的機理、現(xiàn)象及處理措施
　　在GZ電廠的G電站5號和T電站13號電機'>發(fā)電機上作了研究。G電站5號電機'>發(fā)電機是在有功為10MW下進行的，將勵磁電流減至最小，然后斷開勵磁開關(guān)，此時電機'>發(fā)電機保持同步運行，實測其邊段鐵芯溫升未超標(biāo)，此時廠用電電壓最低為5.82kV，電機'>發(fā)電機在P=10MW下可以無勵磁運行。而T電站13號電機'>發(fā)電機是在有功為20MW下進行的，此時電機未失步，邊段鐵芯溫度也未超標(biāo)，但卻受到了廠用電電壓過低（廠用電壓降為5.22kV）的限制而不能無勵磁運行。
4.6研究電機'>發(fā)電機定子端部邊段鐵芯和金屬結(jié)構(gòu)件溫度分布規(guī)律
　　在G電站5號電機'>發(fā)電機、T電站13號電機'>發(fā)電機、BZS電廠3號機定子端部邊段鐵芯和金屬結(jié)構(gòu)件處埋設(shè)熱電偶，測量其溫度分布。G電站5號機定子上下端定子邊段鐵芯和金屬結(jié)構(gòu)件處選擇一個節(jié)距，埋設(shè)在同槽異相繞組附近，測量結(jié)果表明，最高溫度在定子上壓指和邊段鐵芯第一階梯齒處，其主要原因是該機定子壓指材料為磁性材料，該處磁阻小，漏磁通大。該處溫度較高，成了電機'>發(fā)電機進相運行'>電機'>發(fā)電機進相運行的限制因素。從周向看，最高溫度出現(xiàn)在同槽異相繞組搭接槽齒部。T電站13號電機'>發(fā)電機和BZS電廠3號機定子邊段鐵芯和階梯齒溫度均較低，最高溫度出現(xiàn)在第一階梯齒，因壓指材料為非磁性材料，所以壓指溫度并不高。

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