发电机高功率因数运行时,主要有两方面的影响端部漏磁引起定子端部温度升高埔发电厂300MW机组运行中,在峰负荷时,(P=300MW、Q=140Mar、COS=0.89)发电机端部铁芯温度为87℃,在低谷负荷时(P=300、Q=50Mar、COS=0.986),发电机端部铁芯温度为97℃,可见,温度未超过规定值,高功率因数运行时端部的温度在允许范围内。
静态稳定性降低发电机的输出有功功率P和功角的关系为P=(mUE/X)Sin(1)P―发电机输出有功功率(MW)m―相数U―发电机出口相电压(KV)E―发电机电势(KV)X―发电机至系统的总电抗―发电机电势与发电机电压U的夹位角当正常运行时,由于发电机出口220KV母线靠近负荷中心,其电压基本不变,所以看作发电机出口电压U=常数,忽略发电机定子绕组和主变压器的电阻有:X=Xd+XbXd―发电机同步电抗Xb―主变压器电抗当取发电机定子电流(I)为参考量时有:=U+XjE2=U2COS2+(USin+IX)2(2)―定子电流I与母线电压U之间的夹角,也就是功率因数角。
由(1)式可知,当=90°时,Sin=1,发电机输出有功功率P=mEU/X为最大值,同时也是发电机静态稳定的极限,在实际运行中,为了供电的可靠性,应使运行点离稳定极限有一定距离,即保持有一定的稳定储备,以便使发电机有能力应付经常出现扰动,而不致于丧失静态稳定,现假设静态稳定储备余量为K时,由(1)式可得:P+K=mEU/X(3)将(3)等式两边平方,并把(2)式代入得:(P+K)2=(mU/X)2(U2COS2+U2Sin2+2UXISin+I2X2)(4)由于:I=2+2/(mV),Sin=Q/2+2,整理(4)式得:2K(P+K/2)=(Q+U2m/X)2(5)由(5)式可知,当取静态稳定储备余量为K时,静态稳定储备限制为一条与(-U2m/X,-K/2)为顶点,(-U2m/X,K/2)为对焦点的抛物线。
把电压归算至18KV当Xd=2.3,则Xd=UeXd/I=18×2.3/(11.32×3)=2.1Xb=Uk(%)×Ue2×10/Sn=13.5×182×10/360000=0.13X=Xd+Xb=2.1+0.13=2.23m=3U=18/3(KV)把上述数据代入(5)得:2K(P+K/2)=(Q+145)2(6)励磁系统装置投入运行目前黄埔发电厂300MW机组自动励磁装置采用微机自动励磁调节装置,其反应灵敏、调节快速,提高了发电机的极限功角,扩大了人工稳定区,所以,取静态稳定储备裕量K=0.1Pe=30MW,代入(6):60(P+15)=(Q+145)2(7)由(7)式可绘出所示1曲线,当发电机所带负荷P=300MW时,Q=-7.52MVar.由K=0.1Pe的曲线可知,只要发电机保持迟相运行,发电机就能满足静态稳定储备裕量为0.1Pe,且有一定的余量。
手动励磁调节器系统投入运行当自动励磁调节装置退出运行,转投备用励磁装置运行时,考虑到三个因素:其一,因为备用励磁装置电源取自本机的厂用电,励磁电压受厂用电运行工况影响较大。其二,备用励磁调节装置调节无功时惯性大,容易造成过量调节。其三,备用励磁调节装置,只能手动调节无功负荷,而不能随系统运行工况的变化自动调节无功的输出。基于以上原因,发电机静态稳定储备余量,在接近额定有功负荷时,按K=0.25Pe计算,在低负荷时考虑到汽轮机调速阀行程变动幅度大,储备余量应较大,取K=0.3Pe:当P=300MW、K=0.25Pe时,Q=80Mvar当P=0、K=0.3Pe时,Q=-55Mvar连接点(80、300)和点(-55、0)得直线2,直线2为自动励磁调节装置退出运行,而采用手动备励装置时,发电机静态稳定裕量限制线。
结论运行人员在负荷低谷时,发电机所带的无功应满足上述的要求,在自动励磁调节装置退出运行时,功率因数低于0.95为宜,同时应注意厂用电的运行参数,保证厂用电电压在规定范围内,满足手动励磁装置输入电压,否则,应对励磁调节装置的输出电压进行调节,满足发电机静态稳定所需要的无功,从而保证发电机在较高的稳定储备裕量下运行。