发电机进相运行的深度根据发电机厂家提供的发电机出力曲线,安徽省电力中心调度所按照静态稳定及动态稳定进行计算,保留静态储备为条件,AVR正常投入,静态稳定极限功角按δ=90°计算,暂态稳定按近端和远端故障,机组最大摇摆角变化不大的情况下,得到本厂两台发电机进相运行深度。励磁调节器低励限制整定本厂低励限制曲线按五点整定,两点之间为直线,低励限制最低点Qn的整定,是按进相运行深度下的无功值与进相运行时机端电压下降的影响值之和。可知为保证同步发电机稳定运行的最小励磁电流不是定数,而是随着发电机有功功率的不同而改变,有功功率愈大,保证稳定运行的最小励磁电流相应也愈大。当有功一定的情况下,低励限制曲线不仅受无功功率的影响,而且还要受机端电压的影响。虽然进相一定深度,仍能满足发电机稳定运行,但机端电压降的很低,对厂用系统运行产生影响。
励磁调节器投入运行自动电压调节器按电压偏差进行负调差调节,放大倍数愈大,发电机维持机端电压的能力愈强,稳态误差愈小。发电机装有自动电压调节器时,其静态稳定极限功角可超过90°运行,因为发电机受到小干扰后,不仅引起δ角的变化,而且由于自动电压调节器的作用,也引起电动势Eq发生变化。此时电磁转矩的变化仍能保持静态稳定极限。况且放大倍数愈大,静态稳定极限角也越大。进相运行时发电机的功角增大,功角90°为静态稳定极限,但试验时为了保证机组的稳定性,离静态稳定极限要有一定的裕度,可用功角为70°作为静稳限制。进相运行对厂用电系统的影响根据省调规定本厂主变抽头放置在Ⅳ档,电压变比为235.95/20KV,高厂变抽头放置在Ⅳ档,电压变比为19.5/6.3KV,调度下达电压曲线分别为高峰230~234KV,腰荷226~230KV,低谷224~227KV,本厂厂用电直接取自机端经高厂变供给厂用负荷,试验及正常进相运行时,6KV电压最低未低于5.9KV.试验为了保证220KV母线电压能维持在230KV的情况下运行,采取一台机组进相运行,另一台机组滞相运行配合,由试验数据分析,6KV系统电压最低降至6.11KV,380V厂用系统电压最低降至365V,此时机端电压下降能满足厂用系统运行要求,而从实际运行,由于220KV母线电压在低谷负荷时,可能降至224KV,此时出现380V母线电压最低降至355V,严重超过电压偏差±10%的范围,影响厂用负荷的安全运行。影响进相运行的其他条件发电机由滞相变为进相运行时,端部漏磁磁密值相应增高,引起定子端部构件的严重发热,致使发电机出力受到限制。根据厂家提供的资料,本厂发电机定子端部构件为氢气冷却,采取非磁性钢的转子护环、非磁性材料的定子压圈、压指、定子铁芯的端头几段制成阶梯形、端部压圈外侧装有铜屏蔽、压圈内侧和齿压板之间设计有磁屏蔽使发电机具有较低的杂散损耗,减少端部发热,结构件运行温度较低,能满足进相运行的要求。从试验及现场的实际运行情况看,定子铁芯及端部温度、铜屏蔽及压指温度都有所升高。铜屏蔽温度最高97.5℃,温度变化不大,与厂家规定的温升值定子铁芯及端部温度温升值74℃,铜屏蔽及压指最高温度为180℃,仍有较大的裕度,因此发电机端部发热问题并不是限制本厂发电机进相运行的主要因素。
进相运行与失磁保护的配合本厂发电机变压器组的保护采用微机保护,失磁保护由机端测量阻抗判据、高压侧低电压判据和闭锁元件组成。失磁保护由机端测量阻抗判据用于检测失磁故障,变压器高压侧低电压判据用于监视母线电压,防止电力系统发生振荡或造成电压崩溃,闭锁元件用于防止保护装置在其他异常情况下误动。随着系统容量的增大,系统无功储备的增多,对于单台机组即使完全失磁,220KV母线电压也很难降至85%UN,因此,本厂将失磁保护的母线电压调整为机端电压,当发电机进相运行时,就存在与失磁保护配合的问题,如果失磁保护低电压整定值过高或进相运行控制不好,可能会引起失磁保护误动作。因此失磁保护的阻抗圆整定必须考虑在低励限制允许的范围内运行时,失磁保护不误动作。发变组保护装置中,失磁保护阻抗圆整定要根据机组与系统间的联系电抗的大小,无论按静稳定边界或异步边界整定,但始终与发电机机端电压有关,当采用静稳定边界整定阻抗继电器,在进相运行深度较大时,失磁保护的测量阻抗有可能已进入整定阻抗圆内,增加了保护误动作的可能性。当采用异步边界整定时,当存在发电机失磁时,只有明确检测该发电机已进入失步运行状态,失磁保护才动作,动作较慢,但失磁保护装置比较简单,由于汽轮发电机的特点是:失磁后转差较小、平均异步转矩较大、异步运行时振动较小,允许异步运行一段时间,厂家规定总的失磁异步运行时间不得超过30分钟。同时考虑单台机组即使完全励磁,220KV母线电压也下降不多,因此本厂将失磁保护按异步边界整定,只要考虑异步阻抗圆折合到P-Q平面上,应在低励限制曲线下,且不相交。机组便可满足进相运行的要求。