600MW汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行探討

陳子昂

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各類容量較大的坑口機(jī)組數(shù)量不斷增多，導(dǎo)致我國(guó)部分區(qū)域電網(wǎng)容性負(fù)荷不斷增加，致使電網(wǎng)電壓值不斷升高，發(fā)電機(jī)功率因數(shù)擴(kuò)大。與進(jìn)相區(qū)域過(guò)于接近的話，系統(tǒng)電壓值如果過(guò)高將會(huì)對(duì)電氣設(shè)備應(yīng)用壽命產(chǎn)生較大威脅，導(dǎo)致電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值不斷降低。發(fā)電機(jī)在進(jìn)相運(yùn)行過(guò)程中具有平滑調(diào)壓的特征，在對(duì)電網(wǎng)建設(shè)投資進(jìn)行調(diào)節(jié)的情況下，能夠有效吸收夜間低負(fù)荷的無(wú)功功率，這樣能夠提高電網(wǎng)電壓運(yùn)行品質(zhì)，具有較為顯著的經(jīng)濟(jì)性特征。將汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流進(jìn)行控制，能夠由遲相階段向進(jìn)相階段進(jìn)行轉(zhuǎn)變，使得汽輪發(fā)電機(jī)無(wú)功功率有效改善。汽輪發(fā)電機(jī)在進(jìn)相運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)相運(yùn)行限制性進(jìn)行分析，在汽輪發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行范圍內(nèi)，需要留有靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī) 進(jìn)相 發(fā)熱 試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2018）12-0-01

隨著我國(guó)電力體制改革工作深入發(fā)展，電能質(zhì)量的相關(guān)指標(biāo)在不斷更新，對(duì)電壓考核提出了更多更為嚴(yán)格的要求。加上電力系統(tǒng)的快速發(fā)展以及機(jī)組容量值不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)電容電流較大。輸電線如果處于負(fù)荷低谷時(shí)期，輸電線電容電流會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)功功率值不斷增加，這樣會(huì)直接導(dǎo)致母線電壓值超出上限額。過(guò)去傳統(tǒng)應(yīng)用的電壓調(diào)節(jié)措施不能全面適應(yīng)當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)行基本要求，所以需要發(fā)電機(jī)無(wú)功調(diào)節(jié)措施進(jìn)行更新，通過(guò)大機(jī)組進(jìn)相措施對(duì)電力系統(tǒng)中無(wú)功功率進(jìn)行吸收，降低電壓值，確保電網(wǎng)能夠得到有效控制。

一、發(fā)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)行原因概述

隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展完善，電纜線路以及高壓輸電線路數(shù)量在不斷增加，其中相間與相對(duì)地電容也不斷增加，使得系統(tǒng)容性負(fù)載不斷增加，能夠從系統(tǒng)中吸收較多容性無(wú)功功率，各項(xiàng)數(shù)值受到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)影響，與系統(tǒng)負(fù)載大小變化沒(méi)有明顯關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程負(fù)荷處于低谷狀態(tài)，出現(xiàn)的感性無(wú)功功率超出網(wǎng)絡(luò)感性與用戶無(wú)功損耗總和。系統(tǒng)中某個(gè)樞紐點(diǎn)電壓值將會(huì)逐步超出限定值，此時(shí)可以通過(guò)調(diào)相機(jī)對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行吸取，確保電壓能有效恢復(fù)到限額控制范圍內(nèi)。但是傳統(tǒng)調(diào)相補(bǔ)償不能對(duì)電力系統(tǒng)電壓值進(jìn)行有效控制，由于實(shí)際容量較小，在具體調(diào)節(jié)過(guò)程中不具有平滑性，這樣不能全面適應(yīng)當(dāng)前電力系統(tǒng)基本運(yùn)行高要求。所以在電力系統(tǒng)中添加無(wú)功調(diào)節(jié)措施能夠從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，通過(guò)發(fā)電機(jī)在系統(tǒng)輕載中進(jìn)行運(yùn)行，使得系統(tǒng)無(wú)功功率有效吸收，這樣能夠確保系統(tǒng)電壓得到有效調(diào)整，無(wú)功功率能夠趨于平衡[1]。

二、發(fā)電機(jī)在運(yùn)行階段需要注意的相關(guān)問(wèn)題分析

當(dāng)發(fā)電機(jī)處于進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，會(huì)保持有功功率實(shí)際輸出值不變。隨著進(jìn)相深度不斷擴(kuò)大，勵(lì)磁電流會(huì)相對(duì)減少，功角也逐步擴(kuò)大。根據(jù)功角的基本變化，發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定極限也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。當(dāng)功角數(shù)值達(dá)到90°之后，此時(shí)會(huì)達(dá)到發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定的極限，此時(shí)發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定限額曲線與連接的系統(tǒng)數(shù)值相關(guān)。在相同特性的汽輪發(fā)電機(jī)應(yīng)用過(guò)程中，在不同電力系統(tǒng)中進(jìn)相運(yùn)行穩(wěn)定限額曲線具有一定差異，系統(tǒng)電抗數(shù)值越大，發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定極限容量值會(huì)不斷降低。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的穩(wěn)定極限值與系統(tǒng)電抗值之間具有一定聯(lián)系性，與發(fā)電機(jī)端電壓幅度大小具有一定聯(lián)系性。在發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行過(guò)程中，需要機(jī)端電壓進(jìn)行控制，將其控制在額定電壓的90%以上，這樣能夠確保電廠用電系統(tǒng)保持穩(wěn)定工作運(yùn)行狀態(tài)，并且具有靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)[2]。

發(fā)電機(jī)在進(jìn)相運(yùn)行過(guò)程中對(duì)發(fā)電機(jī)端部發(fā)熱問(wèn)題具有較大影響，在相同端部冷卻條件下，發(fā)電機(jī)基本功率因數(shù)會(huì)不斷呈現(xiàn)出轉(zhuǎn)移狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致定子端部元件產(chǎn)發(fā)熱問(wèn)題并趨于嚴(yán)重狀態(tài)。隨著發(fā)電機(jī)進(jìn)相程度不斷擴(kuò)大，需要保持元件基本溫度能夠在規(guī)定值范圍之內(nèi)，需要將發(fā)電機(jī)出力降低。從各項(xiàng)試驗(yàn)以及具體運(yùn)行情況來(lái)看，限制機(jī)組進(jìn)相深度的主要條件就是確保發(fā)電機(jī)端部不會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱問(wèn)題。發(fā)電機(jī)在進(jìn)相運(yùn)行狀態(tài)下，會(huì)出現(xiàn)與失磁保護(hù)進(jìn)行配合的問(wèn)題，失磁保護(hù)低電壓如果偏高或是進(jìn)相深度未能有效控制，將會(huì)引起保護(hù)動(dòng)作。此時(shí)在運(yùn)行過(guò)程中還需要對(duì)各項(xiàng)安全問(wèn)題進(jìn)行探析[3]。

三、汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行理論與無(wú)功調(diào)節(jié)

在汽輪發(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中會(huì)釋放出無(wú)功功率和有功功率，此過(guò)程被稱為遲相運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)功率因數(shù)角會(huì)大于0。汽輪發(fā)電機(jī)從電力系統(tǒng)中能夠獲取相應(yīng)的無(wú)功功率補(bǔ)充，同時(shí)在電力系統(tǒng)運(yùn)行中不斷釋放有功功率就是汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)行，汽輪發(fā)電機(jī)基本進(jìn)相運(yùn)行與低勵(lì)磁狀態(tài)下的運(yùn)行狀態(tài)相等。為了能夠滿足負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓要求以及保障進(jìn)相平衡，需要通過(guò)并網(wǎng)發(fā)電機(jī)來(lái)提高電力系統(tǒng)無(wú)功功率。確保容量較大的電網(wǎng)中電壓和頻率保持穩(wěn)定值，在促使原有的發(fā)電機(jī)保持拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變的同使，也保證有功功率穩(wěn)定不變[4]。

通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流進(jìn)行改變能夠全面改變汽輪發(fā)電機(jī)無(wú)功功率，當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)處于過(guò)勵(lì)階段時(shí)，發(fā)電機(jī)所釋放的無(wú)功功率和無(wú)功分量會(huì)在勵(lì)磁電流影響下不斷降低。七輪發(fā)電機(jī)處于常規(guī)勵(lì)磁階段時(shí)，無(wú)功功率與無(wú)功分量數(shù)值為0，此時(shí)隨著勵(lì)磁電流量不斷降低，會(huì)導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生較大功率。當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)處于進(jìn)相階段時(shí)，多項(xiàng)參數(shù)值不會(huì)發(fā)生較大變化，會(huì)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)基本運(yùn)行質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。汽輪發(fā)電機(jī)處于進(jìn)相運(yùn)行階段時(shí)，發(fā)電機(jī)需要保持同步穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，確保功率因數(shù)能夠發(fā)生相應(yīng)變化，提高汽輪發(fā)電機(jī)基本運(yùn)行效率，不會(huì)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生較大影響。在規(guī)定區(qū)域范圍內(nèi)，電力系統(tǒng)進(jìn)相階段能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)進(jìn)相深度進(jìn)行分析能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)法與驗(yàn)算法進(jìn)行確認(rèn)。當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中攜帶感性負(fù)載時(shí)，電樞反應(yīng)具有去磁性質(zhì)，能夠保障發(fā)電機(jī)端電壓數(shù)值不變，此時(shí)需要不斷早呢更加勵(lì)磁電流。隨著無(wú)功功率的轉(zhuǎn)變，需要通過(guò)對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)控來(lái)實(shí)現(xiàn)[5]。

四、汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行限制要素與應(yīng)對(duì)措施

發(fā)電機(jī)在實(shí)際工作運(yùn)行過(guò)程中，技術(shù)人員可以根據(jù)運(yùn)行要求在輔助系統(tǒng)或是電機(jī)位置上裝配相應(yīng)的自動(dòng)監(jiān)控裝置，確保系統(tǒng)能夠有效調(diào)試之后再進(jìn)行應(yīng)用。但是系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中需要對(duì)系統(tǒng)多項(xiàng)參數(shù)模式進(jìn)行掌控，便于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后能夠及時(shí)采取有效的處理措施。比如在相同工況環(huán)境下的定子繞組與正常模式存在差異時(shí)，為了提高其運(yùn)行安全性，需要在啟動(dòng)過(guò)程中對(duì)多項(xiàng)運(yùn)行該參數(shù)進(jìn)行記錄分析，提高運(yùn)行檢測(cè)的準(zhǔn)確性。在電網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中，需要對(duì)電阻進(jìn)行忽略才能更好地進(jìn)行計(jì)算分析。汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的限制要素較多，主要有靜穩(wěn)定極限對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的限制、定子端部鐵心溫升對(duì)進(jìn)相深度的限制、汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)相深度的限制、低勵(lì)磁對(duì)進(jìn)相深度的限制等。針對(duì)各類限制性要素需要采取相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)對(duì)措施，汽輪機(jī)進(jìn)相深度對(duì)其基本應(yīng)用性影響較大。所以當(dāng)前可以通過(guò)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器確保發(fā)電機(jī)能夠進(jìn)入到穩(wěn)定區(qū)域，這樣能夠保障電磁功率數(shù)值不斷擴(kuò)大，擴(kuò)大進(jìn)相深度，通過(guò)自動(dòng)勵(lì)磁方式能夠提高機(jī)組穩(wěn)定性，擴(kuò)大靜態(tài)穩(wěn)定邊界范圍。對(duì)發(fā)電機(jī)基本運(yùn)行情況分析可知，當(dāng)前要想對(duì)發(fā)電機(jī)端部損耗以及溫升進(jìn)行控制的措施主要有以下方面，做好磁屏蔽與點(diǎn)屏蔽，對(duì)渦流回路進(jìn)行分割，擴(kuò)大冷卻型，逐步增加漏磁通的阻抗性。

五、600MW汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行實(shí)驗(yàn)

600MW汽輪發(fā)電機(jī)在遲相運(yùn)行狀態(tài)中，發(fā)電機(jī)能夠輸出有功功率和無(wú)功功率，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行從系統(tǒng)吸收無(wú)功方式，這樣能夠在經(jīng)濟(jì)性基礎(chǔ)上全面調(diào)控系統(tǒng)電壓過(guò)高對(duì)各類輸變電設(shè)備運(yùn)行造成的威脅性。目前需要對(duì)的發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行展開(kāi)試驗(yàn)，全面提升電網(wǎng)電壓質(zhì)量，確保發(fā)電機(jī)組運(yùn)行質(zhì)量全面提升。發(fā)電機(jī)在進(jìn)相運(yùn)行過(guò)程中，定子端部結(jié)構(gòu)發(fā)熱溫升需要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)穩(wěn)定極限變化等情況進(jìn)行探究。在實(shí)驗(yàn)前需要對(duì)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，然后檢查線路電壓基本運(yùn)行變化情況。在試驗(yàn)活動(dòng)開(kāi)展之前，需要組織技術(shù)人員進(jìn)行指揮，確保負(fù)荷能夠保持平穩(wěn)變化，根據(jù)具體情況對(duì)試驗(yàn)負(fù)荷點(diǎn)順序進(jìn)行不舍。保障有功功率數(shù)值能夠達(dá)到300MW，對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)整，確?；竟β室驍?shù)能夠達(dá)到0.95，在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行。然后再對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保發(fā)電機(jī)能夠進(jìn)入進(jìn)相運(yùn)行狀態(tài)。在具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不同工況點(diǎn)有功負(fù)荷基本次序需要結(jié)合負(fù)荷情況進(jìn)行決定。在發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)段電壓會(huì)不斷降低，會(huì)導(dǎo)致母線電壓降低。在試驗(yàn)過(guò)程中，需要對(duì)電壓變化情況進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)不同測(cè)點(diǎn)溫度變化情況進(jìn)行關(guān)注，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后需要及時(shí)轉(zhuǎn)變發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

結(jié)語(yǔ)

汽輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中限制性要素較多，在運(yùn)行過(guò)程中可以通過(guò)汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓運(yùn)行成效。600MW汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)具有良好成效，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)無(wú)功功率有效吸收。大型七輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行是一種較為便捷的運(yùn)行方式，能確保電壓質(zhì)量有效改善，但是對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性會(huì)有較大影響。

參考文獻(xiàn)

[1]張小蘭.600MW汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)定子端部發(fā)熱和限制措施[J].重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2006，11（1）：6-9.

[2]穆興華.黑龍江電網(wǎng)350MW汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)分析[J].黑龍江電力，2015，37（1）：57-60.

[3]鮮霄，尋志偉，周道軍等.大型汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行與無(wú)功控制[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2015，30（5）：98-105.

[4]翁洪杰.大型汽輪發(fā)電機(jī)組的進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)研究[J].電工技術(shù)，2011（2）：47-48.

[5]張艷艷.大型汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行與無(wú)功控制研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2017（13）：40-41.