發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的原理作用功能

1、發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行2008-09-18 10:53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(wú)功功率的平方何謂發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行?有何注意事項(xiàng)?發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，向系統(tǒng)提供有功的同時(shí)還提供無(wú)功，定子電流滯后于端電壓一個(gè)角度，此種狀態(tài)即遲相運(yùn)行。當(dāng)逐漸減少勵(lì)磁電流使發(fā)電機(jī)從向系統(tǒng)提供無(wú)功而變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無(wú)功，定子電流從滯后而變?yōu)槌鞍l(fā)電機(jī)端電壓一個(gè)角度，此種狀態(tài)即進(jìn)相運(yùn)行。同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)較遲相運(yùn)行狀態(tài)勵(lì)磁電流大幅度減少，發(fā)電機(jī)電勢(shì)Eq亦相應(yīng)降低。從P-功角關(guān)系看，在有功不變的情況下，功角必將相應(yīng)增大，比值整步功亦相應(yīng)降低，發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定性下降。其穩(wěn)定極限與發(fā)電機(jī)短路比，外接電抗，

2、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器性能及其是否投運(yùn)等有關(guān)。進(jìn)相運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)定子端部漏磁較遲相運(yùn)行時(shí)增大。特別是大型發(fā)電機(jī)線負(fù)荷高，正常運(yùn)行時(shí)端部漏磁比較大，端部鐵芯壓指連接片溫升高，進(jìn)相運(yùn)行時(shí)因?yàn)槁┐旁龃螅瑴厣觿?。進(jìn)相運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)端部電壓降低，廠用電電壓也相應(yīng)降低，如果超出10%，將影響廠用電運(yùn)行。因此，同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行要通過(guò)試驗(yàn)確定進(jìn)相運(yùn)行深度。即在供給一定有功狀態(tài)下，吸收多少無(wú)功才能保持系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定，各部件溫升不超限，并能滿足電壓的要求。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行受哪些因素限制。當(dāng)系統(tǒng)供給的感性無(wú)功功率多于需要時(shí)，將引起系統(tǒng)電壓升高，要求發(fā)電機(jī)少發(fā)無(wú)功甚至吸收無(wú)功，此時(shí)發(fā)電機(jī)可以由遲相運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)相運(yùn)行。制

3、約發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的主要因素有:(1) 系統(tǒng)穩(wěn)定的限制(2) 發(fā)電機(jī)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輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，定子端部鐵芯嚴(yán)重發(fā)熱?汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子繞組端部的漏磁場(chǎng)也是以同步轉(zhuǎn)速對(duì)定子旋轉(zhuǎn)的，其漏磁場(chǎng)的一部分是經(jīng)過(guò)定子繞組端部空間，轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)，氣陷及定子端部鐵芯構(gòu)成磁路的，因此使定子端部鐵芯平面上產(chǎn)生渦流而發(fā)熱。此外，勵(lì)磁繞組緊靠護(hù)環(huán)，因此它的漏磁場(chǎng)主要經(jīng)護(hù)環(huán)閉合，當(dāng)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，由于勵(lì)磁電流減小勵(lì)磁繞組端部漏磁場(chǎng)減弱，于是護(hù)環(huán)的飽和程度下降，減小了定子端部漏磁場(chǎng)所經(jīng)過(guò)磁路的磁組，從而使定子端部漏磁場(chǎng)增大，鐵筍加大，致使定子端部鐵芯嚴(yán)重受熱。

4、進(jìn)相運(yùn)行功率因數(shù)1，進(jìn)相運(yùn)行就是電流超前電壓無(wú)功是負(fù)的，就是吸收無(wú)功功率，功率因數(shù)在0.950.97之間,現(xiàn)在發(fā)電機(jī)一般都保證進(jìn)相0.95長(zhǎng)期運(yùn)行.發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)研究和金屬結(jié)構(gòu)件溫度會(huì)增加；當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組開(kāi)路失磁異步運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流，在甚低滑差(S0.005)下異步運(yùn)行時(shí)，其感應(yīng)電壓是較低的，不會(huì)危及轉(zhuǎn)子繞組絕緣的安全運(yùn)行。轉(zhuǎn)子繞組在某種外接電阻下，其感應(yīng)電流可能會(huì)超過(guò)轉(zhuǎn)子額定電流，但不可能達(dá)到很高的危險(xiǎn)數(shù)值，可能最高約為1.5倍額定電流值。 根據(jù)以上試驗(yàn)研究結(jié)果，發(fā)電機(jī)在進(jìn)相試驗(yàn)中若發(fā)生失磁異步運(yùn)行，不應(yīng)匆忙解列停機(jī)，應(yīng)盡快增加勵(lì)磁電流恢復(fù)同步，若不能恢復(fù)同步，則應(yīng)將

5、有功減低至（5060）Pn，同時(shí)增加勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)恢復(fù)同步。4.4研究廠用電電壓過(guò)低對(duì)廠用負(fù)載的影響為了研究廠用電電壓過(guò)低對(duì)廠用負(fù)載的影響，在CD電廠作了廠用電壓較低時(shí)的擾動(dòng)試驗(yàn)。發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器投入運(yùn)行，在有功為140 MW，進(jìn)相到廠用電達(dá)到較低值時(shí)，起動(dòng)一臺(tái)5500 kW給水泵電機(jī)作擾動(dòng)試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果表明，廠用電在起動(dòng)過(guò)程中由6.0 kV降為4.8 kV，起動(dòng)時(shí)間為4.6 s，起動(dòng)時(shí)不影響發(fā)電機(jī)和其它輔機(jī)的正常運(yùn)行。4.5研究發(fā)電機(jī)低負(fù)荷全失磁時(shí)的機(jī)理、現(xiàn)象及處理措施在GZ電廠的G電站5號(hào)和T電站13號(hào)發(fā)電機(jī)上作了研究。G電站5號(hào)

6、發(fā)電機(jī)是在有功為10MW下進(jìn)行的，將勵(lì)磁電流減至最小，然后斷開(kāi)勵(lì)磁開(kāi)關(guān)，此時(shí)發(fā)電機(jī)保持同步運(yùn)行，實(shí)測(cè)其邊段鐵芯溫升未超標(biāo)，此時(shí)廠用電電壓最低為5.82 kV，發(fā)電機(jī)在P=10 MW下可以無(wú)勵(lì)磁運(yùn)行。而T電站13號(hào)發(fā)電機(jī)是在有功為20 MW下進(jìn)行的，此時(shí)電機(jī)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(guò)低（廠用電壓降為5.22 kV）的限制而不能無(wú)勵(lì)磁運(yùn)行。4.6研究發(fā)電機(jī)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(hào)發(fā)電機(jī)、T電站13號(hào)發(fā)電機(jī)、BZS電廠3號(hào)機(jī)定子端部邊段鐵芯和金屬結(jié)構(gòu)件處埋設(shè)熱電偶，測(cè)量其溫度分布。G電站5號(hào)機(jī)定子上下端定子

7、邊段鐵芯和金屬結(jié)構(gòu)件處選擇一個(gè)節(jié)距，埋設(shè)在同槽異相繞組附近，測(cè)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(jī)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，成了發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)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(hào)發(fā)電機(jī)和BZS電廠3號(hào)機(jī)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。5發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)研究概況及降壓節(jié)能效益5.1四川電網(wǎng)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行概況四川電網(wǎng)部分發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)結(jié)果匯總于表1。5.2在電網(wǎng)中降壓節(jié)能效益由發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)研究的結(jié)果及表1中的數(shù)據(jù)，可

8、獲得以下幾點(diǎn)。1) 發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行降壓效果顯著：以BZS電廠3號(hào)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行為例，該機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，隨進(jìn)相深度增加，該站220 kV側(cè)母線電壓和吸收無(wú)功Q的關(guān)系得出：每吸收系統(tǒng)無(wú)功約920 Mvar時(shí)，即可將該站220 kV的母線電壓降低1 kV，降壓效果顯著。但應(yīng)指出，各電網(wǎng)容量、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式等的不同，降低該站(廠)高壓側(cè)母線電壓1 kV需吸收的無(wú)功值是不一樣的，由表1可知為735 Mvar。但是，總的看來(lái)，降低電網(wǎng)電壓的效果是很顯著的。2) 發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行節(jié)能效益顯著：發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行吸收系統(tǒng)無(wú)功，不僅能降低系

9、統(tǒng)電壓確保電壓質(zhì)量，而且還可以同時(shí)得到節(jié)能提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益的目的： 減少變壓器等設(shè)備因電壓增高而增加損耗； 減少變壓器等設(shè)備的損耗確保絕緣使用壽命。綜上所述，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷處于低谷，無(wú)功過(guò)剩電壓增高至超過(guò)規(guī)定的運(yùn)行電壓允許值時(shí)，網(wǎng)調(diào)可安排電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，降低電壓，使全網(wǎng)電壓于允許的范圍內(nèi)運(yùn)行，既確保了電壓質(zhì)量，又可改善系統(tǒng)的電能分配，減少全網(wǎng)的總損耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。 6發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)研究取得的規(guī)律發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，本身的限制因素之一是定子邊段鐵芯和金屬結(jié)構(gòu)件的局部高溫，因此從電機(jī)上改進(jìn)結(jié)構(gòu)，降低端部損耗，加強(qiáng)端部冷卻，消除局部過(guò)熱，提高電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行能力，是當(dāng)前電機(jī)設(shè)計(jì)的

10、主要內(nèi)容之一。國(guó)內(nèi)外對(duì)電機(jī)邊段鐵芯的不同結(jié)構(gòu)，端部屏蔽方式及探求端部最佳冷卻方式和強(qiáng)度等，作了大量的試驗(yàn)研究和計(jì)算，取得了下列主要成果。6.1發(fā)電機(jī)定子端部溫度分布規(guī)律1) 沿電機(jī)軸向長(zhǎng)度的溫度分布：試驗(yàn)研究結(jié)果表明，電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，定子邊段鐵芯和端部金屬結(jié)構(gòu)件的局部高溫處隨電機(jī)形式、端部結(jié)構(gòu)、材料和冷卻情況的不同而異，但是一般出現(xiàn)在壓指、邊段鐵芯14段。這與壓指和邊段鐵芯材質(zhì)有關(guān)，材質(zhì)為磁性材料者，該處漏磁大，最高溫度通常出現(xiàn)在壓指上，鄰近第一階梯齒受其影響，溫度也較高。壓指和邊段鐵芯材質(zhì)為非磁性材料者，最高溫度通常出現(xiàn)在第一階梯齒處，壓指溫度略為偏低。沿電機(jī)軸向距端面的距離增加，

11、合成磁密的軸向分量逐漸減小，致使邊段鐵芯的溫升沿軸向往中心相應(yīng)降低。到第四段以后，已接近中部鐵芯溫升的數(shù)值。電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，沿電機(jī)軸向長(zhǎng)度的溫升分布類(lèi)似“U”形曲線。2) 沿電機(jī)邊段鐵芯徑向的溫度分布：綜合電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)研究結(jié)果，沿定子邊段鐵芯徑向的溫度分布，具有不均勻的特性，最高溫度的部位隨機(jī)型和結(jié)構(gòu)而異。通常出現(xiàn)在端部壓指頂、邊段鐵芯的齒頂、齒中部和槽底部位。3) 沿定子膛圓周邊段鐵芯各齒的溫度分布：分析研究實(shí)測(cè)表明，電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，沿定子膛圓周邊段鐵芯各齒的溫度分布，亦具有不均勻的特性。引起溫度不均勻的原因，主要是因定子繞組端部產(chǎn)生的空間高次諧波，在各齒的合成值不同，所

12、以沿定子膛圓周各點(diǎn)的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度亦不同。對(duì)于雙層繞組的電機(jī)，在雙層線棒的相帶搭接處，所有正弦諧波的數(shù)值為同相位，致使磁勢(shì)的總和達(dá)到最大值，造成同槽異相線棒搭接處的齒部溫度最高。GZ電廠5號(hào)機(jī)實(shí)測(cè)結(jié)果證明了這點(diǎn)。因此在作電機(jī)的進(jìn)相和無(wú)勵(lì)磁試驗(yàn)時(shí)，測(cè)磁和測(cè)量元件應(yīng)埋設(shè)在上述部位，方能測(cè)得定子端部的最高溫度。6.2發(fā)電機(jī)低有功無(wú)勵(lì)磁、調(diào)相機(jī)無(wú)勵(lì)磁運(yùn)行無(wú)失步問(wèn)題試驗(yàn)研究、運(yùn)行實(shí)踐均表明，發(fā)電機(jī)低有功和調(diào)相機(jī)進(jìn)相至極限無(wú)勵(lì)磁時(shí)，電機(jī)運(yùn)行無(wú)失步問(wèn)題。這是因?yàn)橥ǔｋ姍C(jī)的Xd與Xq是不相等的，因此同時(shí)考慮Xd和Xq時(shí)，其電磁功率用式(2)表示。式中第1項(xiàng)P1為勵(lì)磁電磁功率，其值與勵(lì)磁電流的大小有關(guān)；第2項(xiàng)P2為

13、磁阻功率，它僅取決于電機(jī)Xd與Xq的差值和機(jī)端發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的原理、作用、功能發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí),向系統(tǒng)提供有功的同時(shí)還提供無(wú)功,定子電流滯后于端電壓一個(gè)角度,此種狀態(tài)即遲相運(yùn)行.當(dāng)逐漸減少勵(lì)磁電流使發(fā)電機(jī)從向系統(tǒng)提供無(wú)功而變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無(wú)功,定子電流從滯后而變?yōu)槌鞍l(fā)電機(jī)端電壓一個(gè)角度,此種狀態(tài)即進(jìn)相運(yùn)行.同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)較遲相運(yùn)行狀態(tài)勵(lì)磁電流大幅度減少,發(fā)電機(jī)電勢(shì)Eq亦相應(yīng)降低.從P-功角關(guān)系看,在有功不變的情況下,功角必將相應(yīng)增大,比值整步功亦相應(yīng)降低,發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定性下降.其穩(wěn)定極限與發(fā)電機(jī)短路比,外接電抗,自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器性能及其是否投運(yùn)等有關(guān).進(jìn)相運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)定子端部漏磁較遲相運(yùn)行

14、時(shí)增大.特別是大型發(fā)電機(jī)線負(fù)荷高,正常運(yùn)行時(shí)端部漏磁比較大,端部鐵芯壓指連接片溫升高,進(jìn)相運(yùn)行時(shí)因?yàn)槁┐旁龃?溫升加劇.進(jìn)相運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)端部電壓降低,廠用電電壓也相應(yīng)降低,如果超出10%,將影響廠用電運(yùn)行.因此,同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行要通過(guò)試驗(yàn)確定進(jìn)相運(yùn)行深度.即在供給一定有功狀態(tài)下,吸收多少無(wú)功才能保持系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定,各部件溫升不超限,并能滿足電壓的要求.發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行受哪些因素限制.當(dāng)系統(tǒng)供給的感性無(wú)功功率多于需要時(shí),將引起系統(tǒng)電壓升高,要求發(fā)電機(jī)少發(fā)無(wú)功甚至吸收無(wú)功,此時(shí)發(fā)電機(jī)可以由遲相運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)相運(yùn)行.制約發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的主要因素有:(1) 系統(tǒng)穩(wěn)定的限制(2) 發(fā)電機(jī)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輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)