发电机进相试验办法[精华]

发电机进相试验办法[精华] 发电机进相试验措施 二O一一年十 目 录 1. 编制目的...................................... , 2. 电气系统概述及主要设备技术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ............... 1 3(基本原理...................................... 2 4. 试验条件 ......................................4 5. 试验工作程序...................................5 6. 安全技术措施...................................9 7. 试验仪器...................................... 11 8. 组织分工...................................... 11 1. 编制目的 发电机进相运行，是在保持正常的有功输出和调节的情况下,使发电机欠励磁运行,从系统中吸收无功的运行方式。发电机进相运行的进相深度受发电机静态稳定极限、定子端部构件发热等因素的限制，因此需要通过试验来实测发电机进相运行范围和实际效果及自动励磁调节器的控制性能、对厂用电的影响等，并通过实际试验来验证自动励磁调节器低励限制功能，确保今后发电机组进相运行的安全。 2. 电气系统概述及主要设备技术规范 2.1、发电机 QFSN-630-2-22 型号 定子绕组接线方式 YY 额定容量 700MVA 额定氢压 0.42 MPa 额定功率 600MW 直轴同步电抗(Xd) 182.63% 额定电压 22kV 直轴瞬变电抗(Xd') 25.18% 直轴超瞬变电抗额定电流 18370A 18.73% (Xd") 额定励磁电压 412.2V 交轴同步电抗(Xq) 182.63% 额定励磁电流 4520.1A 交轴瞬变电抗(Xq') 25.18% 交轴超瞬变电抗空载励磁电压 152.5V 20.36% (Xq") 空载励磁电流 1792.7A 零序电抗(X0) 9.08% 额定功率因数 0.9 负序电抗(X2) 21.02% 频率 50Hz 冷却方式 水,氢,氢 短 路 比 ?0.5 转速 3000r,min 励磁方式 自并励静止励磁 2.2 主变 型号 制造厂 西安西电变压器有限公司 SFP-720000/750 额定容量 冷却方式 720MVA ODAF (800?2×2.5%) kV 额定电压 结线方式 YN,d11 /22kV 额定电流 短路阻抗 519.6A/18895.1A 14.63 出厂编号 新2010026 制造年月 2010-10-25 2.3 厂高变 型号 制造厂 西安西电变压器有限公司 SFF-63000/22 额定容量 冷却方式 63MVA/38-38MVA ONAF 额定电压 22?2×2.5%/6.3kV-6.3kV 结线方式 D，yn1,yn1 额定电流 短路阻抗 Ud1-2=9.41, 1653.3A/3482.4A-3482.4A 出厂序号 Z2010029 2.5励磁变 型号 DCB9-7200/22 额定容量 7200 kVA 额定电压 22/0.830kV 结线方式 ,/Δ-1 额定电流 189A/2892A 短路阻抗 7.97, 生产厂家 顺特电气有限公司 3.基本原理 汽轮发电机的进相运行就是低励磁运行，发电机在此工作状态下运行时，它的功率因数是越前的，即它从系统中吸收感性的无功功率(规定发电机发出感性无功为正，吸收感性无功为负)，并发出有功功率。 发电机通常在过励磁方式下运行，如果减小励磁电流，使发电机从过励磁运行转为欠励磁运行，即转为进相运行，发电机就由发出无功功率转为吸收无功功率。励磁电流愈小， ,从系统吸收的无功功率愈大，功角也愈大。所以，在进相运行时，容许吸收多少无功功率，发出多少有功功率，静稳定极限角是限制条件之一。此外，进相运行时，定子端部漏磁和转子端部漏磁的合成磁通增大，引起定子端部发热增加，因此，定子端部容许发热也是进相运行时的容许出力限制条件之一。 发电机静稳定极限的影响 XX如图所示，发电机经外部阻抗后并入无限大系统，为变压器与线路的阻抗之和ss (略去电阻损耗)。此时，发电机经外电抗送入无限大容量系统的有功功率与发电机PXs EUqU,电动势和电网电压之间的相量夹角之间的关系，可写成公式，由PE,sin,qsXX，ds EUq,其得出静态稳定极限输出功率(=90?)为 。 P,maxX，Xds 由上可知， 静稳定极限输出功率随外电抗的增大而减小。还可以看出，励磁电流Xs 小，小时，静稳定极限功率随着减小。 Eq ,如上图所示的电压相量关系可以推导出，在静定极限条件=90?下，发电机发出的有 UP功功率和吸收的无功功率与机端电压存在如下关系: QG 2222，，，，,,,,UUGG11112,,,,PQ，,,,， ,,,,,,,,XXXX22SdSd,,,,，，，， ‘从上式可知:计及外电抗时，发电机进相运行静稳定极限的轨迹是一个圆，其圆心O在 22,,,,U11U11GG,,,,P,，Q轴上，距-坐标原点为，其半径长度是，如图下所示:Q,,,,2XX2XXSdSd,,,, 从图可以看出，进相运行时，静稳定极限和外电抗有关，外电抗愈大，轨迹圆的半Xs径愈小。在极限情况下，=0，相当于发电机直接接至无穷大母线运行，轨迹是一根垂直Xs 于轴的直线。图中轴线c部分为考虑静稳定安全储备后的容许出力限制线。Q 实际发电机出力曲线见附录。 4.试验条件 为保证被试发电机进相运行时的安全可靠, 确定按以下限制条件进行试验: 4.1 系统稳定 发电机分别在有功负荷315MW、473MW、630MW共3个工况点进行进相试验。进相深度限制如下: 有功功率(MW) 允许进相无功(MVar) 功角 630MW ,160 MVar ?72 473MW ,200 MVar ?72 315MW ,240 MVar ?72 进相深度据实际情况调整。 4.2 厂用电电压 厂用电电压应在0.95—1.05U之间，即5.7kV - 6.3kV。 N 该电压允许值以保证机组安全运行的最低厂用设备电压允许值考虑。 4.3 发电机定子电流 发电机定子电流不得超过1.05I即19288.5A(1.05*18370)，如果试验时由于电压过N， 低导致电流升高较多，在各部分温度允许条件下，可适当增大定子电流允许值，但最大不超过1.1I，即20207A。 n 4.4 发电机机端电压:Us?0.95U，即20.90kV。 n 4.5 发电机温升 发电机定子线圈、铁芯、压圈、进出水、进出风等各部温度不得超过运行规程中规定的限额值。 定子绕组进水温度: ?50? 发电机冷氢温度: ?48? 发电机热氢温度: ?65? 定子绕组层间温度: ?120? 定子铁芯温度: ?120? 转子绕组温度: ?115? 层间温度差: ?12? 4.6 机组轴振及噪声 各试验工况下，发电机组各轴瓦振动及噪声不超标。 4.7 试验前，发电机过负荷、低电压保护及失磁保护改信号;低励限制单元根据计算结果重新整定，试验进行时，根据试验情况，按照试验要求适当进行调整。 5. 试验工作程序 5.1 试验注意事项 5.1.1 在每一个工况点做完进相试验后，必须首先增加励磁电流，将发电机拉入迟相运行状态，然后才能调节有功，做下一个工况。 5.1.2在每种试验工况点下，发电机各有关参数的变化范围不得超过以下规定:有功功率 3%，定子电流 3%，励磁电流 1%。 5.2试验步骤如下: 5.2.1 #7发电机有功负荷调至约315 MW, 调节无功，达到迟相功率因数0.95，保持各工况参数稳定运行，运行约25分钟; 5.2.2继续减小励磁电流，使发电机的功率因数为1，稳定运行25分钟，记录发电机有功、无功、功角、功率因数、机端电压、机端电流、励磁电压、励磁电流;厂用母线电压;系统母线电压;发电机定子铁芯及端部构件温度。 5.2.3 继续减小励磁电流，发电机即转入进相运行状态，以每次增调功角Δδ=5?,10?为一测量点，记录各电气、温度数据，直至达到试验限制条件(至δ=70?为止)，在极 限位置稳定运行约25分钟，至各结构件温度基本稳定为止(根据机组、系统和温度变化过程确定具体运行时间); 5.3.4以上试验结束后，增加励磁电流，使COSφ恢复至迟相范围。 工况 限额值300MW工况 (?) 有功功率(MW) -- 无功功率(MVar) -240 功率因数 -- 定子电压(kV) 20.9 定子电流(A) 19288 功角(?) 72 转子电压(V) -- 转子电流(A) -- 6.3kV母线电压5.7 (kV) 0.4kV母线电压(V) 361 750kV母线电压741 (kV) 定子绕组进水温 50 度(?) 定子绕组出水温85 度(?) 发电机冷氢温度48 (?) 发电机热氢温度 65 (?) 定子绕组层间温120 度(?) 定子铁励端心温度120 (?) 定子汽端铁心温度 120 (?) 转子绕组温度115 (?) 5.3.5 增加发电机有功出力至473MW，分别按以上5.2.1,5.2.4的步骤进行试验。 工况 限额值400MW工况 (?) 有功功率(MW) -- 无功功率(MVar) -200 功率因数 -- 定子电压(kV) 20.9 定子电流(A) 19288 功角(?) 72 转子电压(V) -- 转子电流(A) -- 6.3kV母线电压5.7 (kV) 750kV母线电压741 (kV) 定子绕组进水温 50 度(?) 定子绕组出水温85 度(?) 发电机冷氢温度48 (?) 发电机热氢温度 65 (?) 定子绕组层间温120 度(?) 定子铁励端心温度120 (?) 定子汽端铁心温度 120 (?) 转子绕组温度115 (?) 5.3.6 增加发电机有功出力至630MW，分别按以上5.2.1,5.2.4的步骤进行试验。 工况 限额值500MW工况 (?) 有功功率(MW) - 无功功率(MVar) -160 功率因数 -- 定子电压(kV) 20.9 定子电流(A) 19288 功角(?) 72 转子电压(V) -- 转子电流(A) -- 6.3kV母线电压5.7 (kV) 750kV母线电压741 (kV) 定子绕组进水温 50 度(?) 定子绕组出水温85 度(?) 发电机冷氢温度48 (?) 发电机热氢温度 65 (?) 定子绕组层间温120 度(?) 定子铁励端心温度120 (?) 定子汽端铁心温度 120 (?) 转子绕组温度115 (?) 5.3.8 以上试验结束后，手动加励磁，使机组恢复正常运行。 6发电机进相试验安全技术措施 6.1 危险点分析与事故预想 6.1.1 发电机振荡、失步 需要改变发电机励磁电流时，应缓慢调节发电机自动励磁调节器，监视发电机励磁电流、励磁电压、无功等参数应缓慢变化，当操作中如发现发电机自动励磁调节器出现异常 时应停止操作，联系检修检查处理，只有励磁系统正常的情况下才能进行发电机进相试验。发电机进相运行时，如励磁系统故障、发电机负荷突变、系统电压突变等可能引起发电机振荡或失去同步。 如发电机振荡时，发电机定子电流剧烈摆动，电流可能超过正常值;有功、无功大幅度摆动;发电机定子电压剧烈摆动;发电机转子电流、电压在正常值附近摆动;可能来“发电机失步”、“发电机失磁”、“过负荷”等信号;发电机发出有节奏的嗡嗡声，其节奏与各表针的摆动合拍。 发生上述现象后，若发电机保护没有动作跳闸，则应作如下处理: (1)最大可能地增加机组无功负荷，同时可适当减小机组有功负荷。 (2)在自动励磁调节器运行且强励动作时，不得干涉自动励磁调节器运行。 (3)采用上述措施后仍不能恢复正常运行，则应请示调度将的发电机解列，待稳定后立即恢复同期并列。 6.1.2 发电机弱励磁异步运行 当需要增加进相深度时，应缓慢调减发电机励磁电流，监视发电机功角在试验规定的允许范围，且没有功角摆动现象，如调节期间功角有明显左右往复摆动现象，应立即增加励磁电流。 当发电机弱励磁异步运行时，发电机定子电流大幅度升高带有两倍滑差频率围绕某平均值波动;发电机有功功率降低并摆动;发电机无功功率摆动:发电机定子电压降低并摆动;发电机转子电流周期性正、负值之间摆动，当转子回路断开时电流指示为零;转子电压周期性正、负值之间摆动;转子转速超过额定转速;可能来“发电机失步”、“发电机失磁”保护报警。 发生上述现象后，则应作如下处理: (1)立即调增发电机励磁，如不能恢复，汇报值长，60秒内将负荷降至额定值的60,(360MW)，在其后90秒内将负荷降至额定值的40,(240MW)。 (2)如果机组并网运行，自动励磁调节器不得退出运行，尽量增加机组无功输出。 (3)失磁运行的持续时间不得超过15分钟。 (4)15分钟内不能恢复励磁应请示调度将机组与电网解列。 6.1.3 发电机端部元件过热 发电机进相运行时，应认真监视发电机励磁端和汽机端各磁屏蔽、压指、铁芯边段温度，如有温度接近报警值时应及时汇报值长，以便确定是否继续试验。 6.1.4 电气一次系统电压过低 发电机进相试验其间，应申请调度提高系统电压，以维持电气一次系统电压在规定范围内。 当需要增加进相深度时，应缓慢调减发电机励磁电流，如调节期间发电机出口电压或发电机厂用系统电压接近规定范围底线时，应立即停止减励磁电流的操作并汇报。 6.1.5 汽轮发电机组轴振异常 每种试验工况均要检测汽轮发电机组各轴承的振动情况，如发现振动超标应该迅速增加励磁，以使轴承振动保持在正常值。 6.2 作好试验前现场检查工作 6.2.1 检查DCS系统的进相试验各测温元件工作正常 6.2.2 检查发电机自动励磁调节器、励磁功率柜正常工作。 6.2.3 发变组保护投入正确，失磁保护投信号。 6.2.4 发电机功角测量装置正常投运，初始化设定已完成。 6.2.5 做好测量发电机有功、无功、功角、功率因数、机端电压、机端电流、励磁电压、励磁电流;厂用母线电压;系统母线电压:发电机定子铁芯及端部构件温度的测量准备。 6.2.6 试验用仪器、试验人员、试验指挥人员全部到位。 6.3 试验要求 如试验过程中出现试验安全措施的规定值，立即终止试验，增加励磁将发电机恢复到迟相运行。并且汇报调度。 7( 试验仪器 发电机特性测试仪PMDR-102 附录: