300MW机组励磁控制简介及其进相运行分析

江６４　２００７年５月　苏电机工程　第２６卷第３期　Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｅｌｅｃｔｉｒｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　３　００　ＭＷ机组励磁控制简介及其进相运行分析　陈为贤　（徐州华润电力有限公司，江苏徐州２２１１４２）　摘　要：应用同步电机理论，从系统的观点出发，分析励磁系统对电力系统稳定的作用，并结合徐州华润电力有限公　司３００　ＭＷ机组１号发电机进相运行试验，提出了进相试验的条件、要求、注意事项、参数选择，并根据现场试验数据　及试验结果分析，确定了其进相运行能力，为发电机安全稳定运行提供了依据，并为系统的稳定运行提供保障。　关键词：励磁系统；电压控制；进相试验　中图分类号：ＴＭ７６１．１１　文献标识码：Ｂ　同步发电机的励磁系统不仅供给发电机必需的　励磁．维持发电机端电压的稳定及无功合理分配．更　主要的是提高和改善电机运行的稳定性：而发电机　进相运行对电力系统安全经济运行有重要意义．在　进相运行时受到诸多条件制约．必须进行实际试验　确定进相运行范围．以指导运行工作…。　１彭城电厂励磁控制系统简介　１．１励磁系统介绍　徐州华润电力有限公司ｌ号机为三机（主励磁　机、副励磁机、转子）旋转无刷高起始励磁系统，无刷　励磁系统是现代同步发电机励磁系统中一种重要的　励磁方式。结构简单、便于维护、可靠性高，大大简化　了运行维护．解决了发电机极限容量的问题。如图ｌ　所示．发电机Ｇ的励磁功率由主励磁机ＥＸ经Ｍａｒｋ　ＩＩＩ旋转整流组件提供．主励磁机ＥＸ的励磁功率由　副励磁机ＰＭＧ经自动电压调节器（ＡＶＲ）进行整流　和调节后提供．发电机Ｇ励磁功率的大小由ＡＶＲ进　行自动或手动调节　图１　１号机励磁系统　１．２　ＷＫＫＬ一１Ｂ励磁调节器　ｌ号机励磁系统配套ＡＶＥ为中国电力科学研　究院研制生产的ＷＫＫＬ一１Ｂ微机型励磁调节器。性　能可靠。运行稳定，反应迅速，与副励磁机、主励磁机共　同构成高起始励磁系统。对静态稳定、动态稳定、暂　态稳定都有极大的作用．ＷＫＫＩ，一ｌＢ励磁调节器具　收稿日期：２００６—１２—１１：修回日期：２００７—０３—２４　文章编号：１００９—０６６５（２００７）０３—００６４—０３　有以下特点：（１）双通道设计，（２）交流采样，（３）自　检及双机协调，（４）独特的抗干扰措施，（５）完备的　保护功能　１．３　ＶｙＫＫＬ一１Ｂ励磁调节器中低励限制功能　低励限制是ＡＶＥ的重要限制．对保证电力系统　的稳定有重要意义．发电机进相运行极限不得突破　此限制　ＷＫＫＬ一１Ｂ励磁调节器的低励限制由软件　实现。共设置了４条低励限制线供选用，如图２所　示．在实际运行中选择曲线Ｉ。　Ｐｆ　ｌＯＯ　２００　３００　砉　图２低励限制线　２励磁调节对电力系统稳定的影响　２．１对静态稳定的影响　对装有无失灵区且在自动状态运行的励磁电　压调节器的发电机来说．发电机在运行中随着负载　的变化．励磁可自动调节。此时发电机额定工况的　空载电势为变值．相应的传输功率可得到明显提高，　功率曲线不是正弦曲线．而是由一组空载电势等于　不同恒定值的正弦曲线族上相应工作点组成。这条　曲线称为外功率特性曲线。发电机功角特性也随着　负荷的变化沿外特性曲线变化，由功率曲线可以看　出最大功率不是出现在６＝９０。．而是在６＞９０。处，　进入人工稳定区工作．增大了静态稳定区域的范围。　但在实际运行中．应留有足够静态稳定储备，往往　发电机正常运行在６＝３０。～４５　ＯＯ对于装有无失灵　区的ＡＶＲ在进相运行区域静态稳定已不再成为限　制条件．提高静态稳定的效果是明显的［２］。　２．２对动态稳定的影响　在高起始系统中．为改善系统的动态性能。尤其　在电力系统故障切除后．发电机往往会进行自持等　维普资讯 http://www.cqvip.com

陈为贤：３００　ＭＷ机组励磁控制简介及其进相运行分析　６５　幅振荡．这是由于快速励磁系统产生的负阻尼引起　的　为了限制由过大的励磁调节器放大系数所产生　的负阻尼．可在励磁系统中引入一个附加的镇定信　号．即在励磁调节器中引入电力系统稳定器（ｐｓｓ），　这个附加信号直接反映振荡的变化．并产生一个与　发电机角速度△　变化同相的转矩．从而产生正阻　尼．得以加大励磁系统所产生的正阻尼转矩，用以　平息发电机或电力系统的低频振荡．以提高系统对　故障消除后由于非线性因素引起的振荡的抵御能　力．从而提高电力系统稳定性。　２．３对暂态稳定的影响　为了提高暂态稳定性．一要缩短故障切除时间，　二要提高励磁系统励磁电压响应比．提高强行励磁　电压倍数，使在切除故障后发电机的内电势　迅速　上升，增加功率输出。显然，励磁顶值电压越高，电压　响应比越快．励磁系统对改善暂态稳定的效果越明　显　ＷＫＫＬ一１Ｂ励磁调节器的强励电压为额定电压　的ｌ０倍．强励电流为额定电流的２倍，持续时间为　１０　Ｓ。　３进相运行试验　３．１发电机进相运行的意义和目的　采用发电机进相运行．吸收过剩无功．能实现对　电压、无功的连续调节．合理分配无功，降低线损，响　应速度快，操作简单，效果明显。通过进相试验，确　定发电机进相运行能力．验证发电机励磁调节器低　励限制功能与继电保护的正确性．指出在保护、监测　等方面存在的问题．以及发电机进相运行时对系统　稳定的影响和发电机铁心及端部发热情况．并且获　取在进相运行时２２０　ｌ　母线及厂用电压变化的经　验数值　３．２进相试验依据　发电机的进相运行必须解决发电机的静态稳定　极限问题、发电机端部铁心因漏磁引起发热及发电　机端电压降低问题　由制造厂提供的发电机运行　极限图是按照发电机设计参数确定的．不能直接作　为发电机进相运行的依据．因此发电机进相运行极　限必须通过试验确定　３．３发电机进相运行的限制因素　发电机进相运行的限制因素主要包括发电机静　稳极限的限制、定子端部发热的限制、厂用电压限　制、调节器的限制和保护方面的限制。　３．４试验主要工作　（１）确定机组的进相深度（实测值）。　（２）检查并调整励磁调节器的低励限制特性。　（３）检查进相运行时发电机的功角、发电机机　端电压、主变压器高压侧母线电压及厂用电源电压　等各电气量的变化情况　（４）检查发电机定子铁心、定子线圈及发电机　内冷水、氢的温度变化情况。　３．５试验条件和方法、技术措施　（１）试验前应核对ＡＶＲ系统低励限制功能和　失磁保护功能定值正确　（２）试验中．励磁调节系统应工作于自动方式　（双柜均流）。　（３）试验期间应加强监视．在遇有异常情况如　发电机有功表、励磁电流、相关表计指示波动，机组　失磁、失步、振荡及厂用电源不正常造成各辅机工作　不正常应立即增磁．使机组回到滞相运行，或切换厂　用电等．保证机组安全。　（４）试验时严密监视发电机功角，确保发电机　功角有一定裕度．保证　不大于６５。。　（５）试验中，厂用电采用正常的厂用工作段，其　值不得低于母线电压的９５％（５．７ｋＶ）。　（６）加强检查发电机各测温点的工作情况，一　旦发生发电机端部测点工作异常情况应及时汇报．　终止试验　（７）监视各点温度．试验时在调节至测温升工　况后．稳定至各温度测点．温升每小时不超过ｌ℃　时．测取发电机端部各结构件温度和运行参数。　（８）试验时监视发电机功率因数表，并与试验　中接入的功率因数表比较．试验中发电机带有功　２００　ＭＷ以上时．其值不得超过０．９５。　（９）试验过程中观察低励限制单元动作情况，　试验后根据实测数据修改微机励磁调节软件．整定　一组符合要求的低励限制曲线　（１０）试验时注意监视发变组保护柜中的失磁　保护，发现动作及时调整无功。　（１１）试验前发电机对称过负荷保护临时将定　值改为１．６倍额定电流值　（１２）试验前．向省调申请将２号机做为陪试机　组．在测量ｌ号机进相对厂用及２２０　ｋＶ母线电压影　响时．维持２号机组无功不变．或者视需要增减有功　及无功。　（１３）由于发电机冷风温度对机组振荡影响较　大．在试验中应严密监视风温。一旦进相运行使风温　升高进而振动加大时应立即终止试验　３．６试验结果及数据分析　１号机组进相试验在１７０、２４６、３００　ＭＷ有功负　荷下进行，试验时在确保厂用电压、静态稳定及温度　条件下，尽量降低发电机励磁，直到低励限制动作。　发电机进相运行时．其端部磁密度的增高造成　维普资讯 http://www.cqvip.com

江苏　电机工程　端部铁心和各部件的温度较迟相运行时要高得多．　进相运行的压降效果：在进相运行时，随着进相　运行深度的增加，功角６逐渐增大．吸收系统无功　功率ｐ增多，系统电压相应下降。从表１数据可以　特别是铜屏蔽温升变化最明显，其中在Ｐ＝１７０　ＭＷ．　ｐ＝一８２．６　Ｍｖａｒ时。铜屏蔽的温度最高达２６４℃，温　升达２２２．９℃超过温度限额（１８０℃）达８４℃之多：　在Ｐ＝３０１　ＭＷ，ｐ＝１５．５　Ｍｖａｒ发电机尚未进相运行　看出进相时２２０　ｋＶ系统电压降低效果是明显的．而　发电机端电压在进相时下降更加明显．最低时为　厂用电压下降到５．７７　ｋＶ，尚未达到厂用电压９５％　时，铜屏蔽的温度就高达１６９℃，温升为１２５℃．接　近温度限额（１８０℃）。其他端部结构件和端部铁心　温度在进相时也有明显上升，但距温度限额相差较　１８．９　ｋＶ．下降５．５％左右。在这次进相运行过程中。　ｍ　鼢　她　５　５　的限制值，因此发电机在进相运行时。厂用电压是符　合要求的　大，有足够的裕度，因此该机在目前进相深度情况下　受端部结构件发热的限制，特别是受铜屏蔽发热的　限制尤其明显　４结论　（１）利用发电机吸收无功功率是解决电网低谷　运行期间无功功率过剩、电压过高的有效措施，用进　相的方法来调节电网电压是经济的，可行的　（２）通过进相试验可以看出，发电机进相运行　静态稳定限制：从表１进相运行电气参数看，在　Ｐ＝１７０．５　ＭＷ，ｐ＝一１０２．０　Ｍｖａｒ时，１号机进相最　多．功角６为５０．１。，静态稳定储备系数接近３０％．满足　稳定要求；在Ｐ＝２４６．４　ＭＷ，ｐ＝一３８．４　Ｍｖａｒ时，６为　４２．８。；在Ｐ＝３０１．０　ＭＷ，ｐ＝１５．５　Ｍｖａｒ时，６为４４．２。；　在一定条件下对徐州华润电力有限公司２２０　ｋＶ母　线电压长期过高有所改善，可以满足母线电压的标　功角６均未超过规定的６５。的静态稳定极限．因此　发电机在目前的进相深度情况下不受功角６的限　准要求．但是因为在进相运行时．端部结构件“铜屏　蔽”处的温升过高．远远超过其额定值，严重影响了　发电机进相时的稳定运行，因此发电机在进相运行　制，在试验过程中，失磁保护、厂变复合电压过流保　护等均未动作，低励限制用第一组曲线。　表１进相运行电气参数　工况　１　２　３　４　５　６　７　８　时．一定要密切监视其端部结构件的温升。　（３）从测试结果数据看，发电机在进相运行时　有功功率　ｐ／ＭＷ　部分端部结构件（铜屏蔽）的温升很高，限制了发电　机的进相能力。与同厂家、型号、参数的发电机比较，　３４．０—６０．３—８２．６—１０２．０—２６．６—３８．４　４１．５　１５．５　无功功率　Ｑ／Ｍｖａｒ　端电压　ＵＥ　温升严重偏高．说明发电机在制造上存在一定的缺　陷．进相能力偏差。　参考文献：　４６００　５１Ｏ０　５　５６５　７２６４　７　３３２　８　５８４　８　５４５　３９．１　４２．８　４２．４　４．２　２４１．７　２４０．２　２４１．７　２４０．８　端电流　Ｉｔ｝　［１］陈俊琳．大型汽轮发电机进行运行的实践与认识［Ｊ］．中国电力，　１９９７，３０（１２）：１５—１７．　功角８／（。１　２７．３　４４．１　４８．５　［２］李光琦．电力系统暂态分析［Ｍ］．北京：水利电力出版社，１９９１．　［３］李基成．现代同步发电机整流器励磁系统［Ｍ］．北京：水利电力　出版社．１９８７．　系统电压　Ｕｎ　２４０．８　２３８．３　２３７．９　功率因数　ＣＯＳ　０．９７７　０．９３７　０．８９２　０．９９６　０．９９２　０．９９０　０．９９９　［４］许实章．电机学［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９０．　作者简介：　陈为贤（１９６３一），男，江苏徐州人，工程师，从事电力设备技术管理　厂用电压　Ｕ　ｋｎ　６．１５　５．８７　５．８３　６．１４　５．９６　６．１４　６．０７　厂用电压　Ｕ　ｎ　６．２１　５．８９　５．８５　６．２０　６．０３　６．２０　６．１３　工作。　Ｂｒｉｅｆ　Ｉｎｓｔｒｕｅｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　３００　ＭＷ　ＵＩｌｉｔｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｔｈｅｉｒ　Ｌｅａｄｉｎｇ　Ｐｈａｓｅ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ＣＨＥＮ　Ｗｅｉ．ｘｉａｎ　（ＣｈｉｎａＲｅｓｏｕｒｃｅｓＸｕｚｈｏｕＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｕｚｈｏｕ２２１１４２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｓｅｓ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｖｉｅｗｐｏｉｎｔ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍｓ，　ｕｓｉｎｇ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｔｈｅｏｒｉｅｓ．Ｉｔ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ｔｈｅ　ｍａｔｔｅｒｓ　ｎｅｅｄ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｃｈｏｉｃｅ　ｏｆｔｈｅ　ｌｅａｄｉｎｇ　ｐｈａｓｅ　ｔｅｓｔ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｈｅ　ｌｔｅａｄｉｎｇ　ｐｈａｓｅ　ｔｅｓｔ　ｏｆｔｈｅ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　Ｎｏ．１　ｉｎ　Ｘｕｚｈｏｕ　Ｈｕａｒｕｎ　ｐｌａｎｔ．　Ｔｈｅ　ｌｅａｄｉｎｇ　ｐｈａｓｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｉｓ　ａｆｉｍａｅｄ　ｆｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｉｅｌｄ　ｔｅｓｔｆｎｇ　ｄａｔｉａ　ａｎｄ　ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｉｔ　ｏｆｆｅｒｓ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｂａｓｉｓ　ｏｒ　ｆｈｅ　ｔｓｅｃｕｒｅ　ｎｄ　ｓｔａａｂｌｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｓａｆｅｇｕａｒｄ　ｏｒｆ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｔａｂｉｌｉｙ．ｔ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｘｃｉａｔｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ；ｖｏｌｔａｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｌｅａｄｉｎｇ　ｐｈａｓｅ　ｔｅｓｔ