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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2007/12/27 18:55:47
对广东电网开展发电机进相运行若干问题的剖析陈迅 吴晓宇 陈群摘 要：当前，在广东电网开展发电机进相运行工作中一些人对进相运行的机理不太清楚，认识上存在误区。针对这种情况，对发电机稳定运行区域进行了探讨，并对进相运行与失磁失步、进相运行与定子铁心端部过热、进相运行与自动励磁调节器等关系作了分析。对厂用电电压的限制问题及进相运行的安全措施也作了讨论。最后得出了发电机进相运行是一种安全正常工况的结论，并且认为投入进相运行的难点不在于技术，而在于人的思想认识。
关键词：发电机；进相运行；稳定运行；失磁失步；定子铁心；工况
分类号：TM714.2 文献标识码：A
文章编号：1007-290X(2000)01-0001-04Analysisonseveralproblemsincarryingoutgeneratorunder-excitationoperationCHENXun
（GuangdongPowerTest&ResearchInstitute,Guangzhou510600,China）
WUXiao-yu
（GuangdongPowerTest&ResearchInstitute,Guangzhou510600,China）
CHENQun
（HubeiPowerInvestigation&DesignInstitute,Wuhan,Hubei430022,China）Abstract：Theunder-excitationoperationofpowergeneratorsisdifficulttocarryoutinGuangdongpowergridduetosomemisunderstandingonit.Therefore,thestableoperationalregionofgeneratorsisdiscussedalongwiththeanalysisonrelationshipbetweenunder-excitationoperationandlossofexcitation/synchronism,endtemperatureriseofstator-core,andautomaticexcitationregulatorsetc.Therestrictiveeffectofauxiliarypowervoltageandthesafetymeasuresofunder-excitationoperationarealsoincluded.Itisconcludedthatgeneratorunder-excitationoperationisastableandnormalbehavior,andthedifficultyofitscarrying-outdoesnotlieintechnologybutinpeople’sunderstanding.
Keywords：generator;under-excitationoperation;stableoperation;lossofexcitation/synchronism;stator-core;workingconditions▲ 目前，全国各个省(区)都已广泛地开展了发电机进相运行工作，并积累了大量的经验。但是，一方面教科书上对进相运行往往缺乏系统的介绍，另一方面人们在思想上对此认识不足，使得已在生产中实际应用的机组却为数不多。最成功的当属华中电网，在那里超过了9GW的统调机组中约有70已完成进相运行试验，并由调度管理部门下发了文件，随时可根据电网运行的需要和调度的指令进相运行。
近年来，广东电网电压普通偏高，无功功率过剩，开展发电机进相运行是解决此问题的最佳经济选择和技术选择。但由于部分人对发电机进相运行的机理不太清楚，致使思想认识上存有误区，盲目地害怕进相运行，从而使该项工作的开展遇到了一些阻力。鉴此，笔者就人们思想上的一些模糊认识，展开分析讨论。1 发电机稳定运行工况 隐极同步发电机运行容量图见图1。图1 隐极同步发电机运行容量图 为以转子额定电流AB为半径所做圆弧，代表了转子电流对发电机出力的限制：为以定子额定电流OA为半径所做圆弧，代表了定子电流对出力的限制；FD为原动机出力的限制：PN、QN、φN和θN分别代表发电机在额定工况下的有功功率、无功功率、功率因数角和功率角；纵轴OP的右边为迟相运行工况区，左边则为进相运行工况区；在OQ轴的上方则为发出有功功率的区域；BMH则为发电机在不同有功输出时达静稳极限θ＝90°时的限制。若发电机是经系统电抗Xs并入电网的，则静稳极限将变小为弧线。为简化起见，这里以不计系统电抗Xs为例进行说明。
曲线为所允许的最小励磁电流限制线，通常取额定励磁电流的10。在机组进相运行时，由于电枢反应的助磁作用，必然会导致定子铁心端部温度升高，限制进相深度，弧线为其温度限制线。到此我们可得出发电机正常运行范围为ADETSYLNOC所围区域。
通常按照规定，发电机运行时均应投入自动励磁调节器，此时反映发电机的功角特性的电磁功率Pem的幅值将会大大地提高，稳定运行区可以位于不投调节器时θ＝90°的极限以外——即θ>90°的人工稳定区，故静稳极限将会大大地提高。广东省电力试验研究所做韶关8号机(200MW)的静稳限制线表明，有励磁调节器时，即使取静稳储备因数KP＝30时的边界线，其进相深度也远大于不投自动励磁调节器时的静稳边界。2 进相运行并不等同于失磁失步2.1 失磁失步与正常运行工况相比
发电机进相运行时，励磁电流常常小于空载额定电压时的励磁电流，因而将从系统吸收无功功率。但其功角特性的电磁功率幅值仍大于当时的原动机输出功率Pm，故仍然与系统同步。
而发电机失磁时，在同样有功功率输出下，其励磁电流将更小，小到使其功角特性的电磁功率幅值小于当时的原动机输出Pm。除了从系统吸收更多的无功功率以外，此时由于已没有足够的电磁功率来抵消原动机输出功率，因而发电机将持续加速，转差S和功率角θ增大，直至与系统失步。
由此可见，发电机是否失步主要是由电磁功率Pem的幅值是否大于原动机输出Pm来决定的。当Pm足够小时，即使失磁也不会失步。
2.2 暂态异步运行阶段
发电机失磁失步后将进入暂态异步运行阶段，此时由于滑差S的存在，将在转子绕组、阻尼绕组或齿和槽楔中感应出按转差频率变化的电流和脉动磁场，该磁场又可分解为一对转速相同、方向相反、幅值为脉动磁场一半的正、反向旋转磁场F 和F。前者仅引起有功功率和电流的摆动，其幅值与转子d轴和q轴在制造上的不对称度有关；后者与定子旋转磁场同步，产生制动性的转矩——异步转矩Mas，从而产生异步功率Pas，Mas可用下式表示：
(1) 可见，当发电机失步后，转子将加速。由(1)式可知转差S越大，则Mas越大，从而Pas越大。与此同时发电机的调速器为保持转速恒定也将[1][2]下一页
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