UN6000勵磁系統(tǒng)進(jìn)相運(yùn)行試驗及應(yīng)用

鄭祖鋒 解植瑩

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司,黑龍江哈爾濱 150040)

UN6000勵磁系統(tǒng)進(jìn)相運(yùn)行試驗及應(yīng)用

鄭祖鋒 解植瑩

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司,黑龍江哈爾濱 150040)

本文講述了發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行原理;介紹了UN6000勵磁系統(tǒng)與進(jìn)相試驗相關(guān)的欠勵限制功能,可以為國內(nèi)使用UN6000勵磁系統(tǒng)的廠家提供參考。

進(jìn)相運(yùn)行 UN6000勵磁 低勵限制

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致系統(tǒng)有很大的電容電流，隨之無功增多。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(bǔ)電網(wǎng)系統(tǒng)在高峰負(fù)荷時的無功不足，還需在電網(wǎng)中裝設(shè)一定數(shù)量的電容器，這些電容器很難滿足系統(tǒng)調(diào)節(jié)電壓的需要而進(jìn)行及時的投切。由此，在午夜等電網(wǎng)系統(tǒng)處于負(fù)荷低谷時，系統(tǒng)過剩的無功將會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓升高，甚至可能超過運(yùn)行電壓容許的規(guī)定值，不僅會影響供電的電壓質(zhì)量，還可能使電網(wǎng)損耗增加，從而降低經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行可以吸收網(wǎng)絡(luò)過剩的無功功率，使系統(tǒng)電壓降低。此方法僅是利用系統(tǒng)現(xiàn)有設(shè)備增加的一種調(diào)壓手段，便可擴(kuò)大系統(tǒng)電壓的調(diào)節(jié)范圍，改善電網(wǎng)電壓的運(yùn)行狀況，操作簡便，運(yùn)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。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行是改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量最有效而又經(jīng)濟(jì)的必要措施之一。

1 發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行簡介

1.1 發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的基本原理

發(fā)電機(jī)正常運(yùn)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(yùn)行.當(dāng)逐漸減少勵磁電流使發(fā)電機(jī)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鞍l(fā)電機(jī)端電壓一個角度，此種狀態(tài)即進(jìn)相運(yùn)行.發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時各電氣參數(shù)是對稱的，并且發(fā)電機(jī)仍保持同步轉(zhuǎn)速，因而是屬于發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行方式中功率因數(shù)變動時的一種運(yùn)行工況，只是拓寬了發(fā)電機(jī)通常的運(yùn)行范圍。同樣，在允許的進(jìn)相運(yùn)行限額范圍內(nèi)，只要電網(wǎng)需要是可以長期運(yùn)行的。

1.2 發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的限制因素

發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時，主要應(yīng)注意三個問題：1)進(jìn)相運(yùn)行時，由于發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，內(nèi)部電勢降低，靜態(tài)儲備降低，使靜態(tài)穩(wěn)定性降低。2)由于發(fā)電機(jī)的輸出功率P=EdU/Xd·Sinδ，在進(jìn)相運(yùn)行時Ed、 U均有所降低，在輸出功率P不變的情況下，功角δ增大，同樣降低動穩(wěn)定水平。3)廠用電電壓的降低：廠用電一般引自發(fā)電機(jī)出口或發(fā)電機(jī)電壓母線，進(jìn)相運(yùn)行時，由于發(fā)電機(jī)勵磁電流降低和無功潮流倒送引起機(jī)端電壓降低同時造成廠用電電壓降低。

1.3 發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行試驗方法

發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)行在“自動”方式，發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)不退出運(yùn)行，調(diào)整發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的欠勵限制器整定值，以滿足試驗要求。

分別在有功負(fù)荷100%，75%，50%，25%和0%五種工況下進(jìn)行試驗。調(diào)整有功功率為任一試驗工況并維持不變，調(diào)節(jié)勵磁電流，使發(fā)電機(jī)進(jìn)入進(jìn)相運(yùn)行狀態(tài)，每次使發(fā)電機(jī)的功角增加3-5度，紀(jì)錄發(fā)電機(jī)的各種參數(shù)值。一個工況試驗完成后，增加發(fā)電機(jī)勵磁電流，將發(fā)電機(jī)拉回遲相運(yùn)行狀態(tài)。然后再調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷，進(jìn)行下一個工況試驗。在進(jìn)相試驗過程中要密切監(jiān)視發(fā)電機(jī)定子端部鐵心及金屬構(gòu)件的溫度變化情況并保證發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時機(jī)組不失去穩(wěn)定。

2 UN6000勵磁系統(tǒng)欠勵限制功能

UN6000是瑞士ABB公司研發(fā)的新一代勵磁系統(tǒng)。UN6000采用了目前數(shù)字控制領(lǐng)域內(nèi)最先進(jìn)的技術(shù)，如FPGA、以太網(wǎng)及光纖通訊等技術(shù)。

UN6000勵磁系統(tǒng)欠勵限制的輸出經(jīng)過與主控制環(huán)不同設(shè)置的串聯(lián)校正環(huán)節(jié)進(jìn)入 HV(高通)競比門，如果進(jìn)相深度超過欠勵限制后，欠勵限制會競比超過主控制環(huán)，并取得控制權(quán)，勵磁系統(tǒng)將運(yùn)行在欠勵限制方式。發(fā)電機(jī)不能繼續(xù)進(jìn)相。

UN6000欠勵限制功能見圖1。與通用的由有功，無功的設(shè)定值來擬合出欠勵曲線外，計算出的欠勵設(shè)定值還與機(jī)端電壓的平方相關(guān)。另外還有自動增益補(bǔ)償環(huán)節(jié)。

UN6000欠勵限制設(shè)置按6點整定，可以靈活設(shè)定不同有功值下可以進(jìn)相的無功值。有功和無功值按照標(biāo)幺值進(jìn)行設(shè)定。以視在功率為1PU。

3 結(jié)語

從發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的實踐可以看出勵磁系統(tǒng)的欠勵限制功能影響進(jìn)相能力，在進(jìn)相試驗時要盡量將欠勵限制的設(shè)定值放開。UN6000勵磁系統(tǒng)的欠勵限制功能與機(jī)端電壓平方有關(guān)，當(dāng)機(jī)端電壓下降的過低時會限制發(fā)電機(jī)的進(jìn)相深度。本文可以為國內(nèi)使用UN6000勵磁系統(tǒng)的廠家提供參考。

[1]解植瑩.EX2100勵磁系統(tǒng)在右玉電廠進(jìn)相運(yùn)行實踐[J].科技創(chuàng)業(yè)家,2013(1)(上).

[2]李基成,編著.現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用[M].北京:中國電力出版社,2009.

[3]竺士章,編著.發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)試驗[M].北京:中國電力出版社, 2005.

[4]李俊,張小杰,黃昌軍.300MW汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行實踐[J].2003(1): 72-74.

[5]李建國,趙楠.2號發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)進(jìn)相運(yùn)行試驗與應(yīng)用[J].2006 (5):8-10.