搜索
编号：74-2013-5-0807MSJ01青海拉西瓦水电站1号发电机进相运行试验报告中国电力科学研究院电力系统研究所2013年7月工作单位：中国电力科学研究院拉西瓦水电站广州电器科学研究所工作人员：中国电力科学研究院：李照庭马世俊拉西瓦水电站：彭维新广州电器科学研究所：刘新城试验日期：2013年5月试验地点：青海拉西瓦水电站报告编写：马世俊李照庭报告审核：何凤军报告批准：卜广全内容提要拉西瓦水电站1号机采用哈尔滨电机厂生产的700MW水轮发电机组，励磁调节器采用ABB公司生产的Unitrol-5000数字式励磁调节器。本文叙述拉西瓦水电站1号机进相试验过程，给出了发电机进相运行最大进相深度和限制条件。AbstractTheDigitalAuto-Voltage-Regulator(TYPEOFUnitrol-5000)manufacturedbyABBCompanyisusedinUnit1GeneratorinLaXiwaPowerPlant.TheGeneratorismanufacturedbyHarbinElectricalplant，ThispaperdescribestheresultsofPhase-inDepth.目录1前言.......................................................................................................12发电机进相运行的限制因素..............................................................12.1发电机静稳极限的限制..................................................................................................12.2定子端部等发热的限制..................................................................................................22.3厂用电压的限制..............................................................................................................22.4调节器方面的限制..........................................................................................................22.5保护方面的限制..............................................................................................................23发电机主要参数...................................................................................24试验结果和数据分析...........................................................................44.1发电机最大进相深度初步计算...................................................................................44.2发电机进相试验结果...................................................................................................44.3发电机定子铁芯温度和其他测点温度数据...............................................................54.4数据分析.......................................................................................................................84.4.1端部温度...............................................................................................................84.4.2静态稳定极限.......................................................................................................84.4.3进相运行的降压效果...........................................................................................84.4.4发电机定子额定电流限制...................................................................................84.4.5发电机定子电压限制...........................................................................................84.5励磁调节器低励限制整定值.......................................................................................94.6低励限制校核...............................................................................................................95结论.....................................................................................................10拉西瓦水电站1号机进相试验报告中国电力科学研究院11前言由于超高压、长距离输电线路的日益增多，线路充电功率给电网的安全、稳定运行带来一系列问题，在线路轻载时，母线及线路电压过高的问题尤为严重，充电功率易造成母线电压超标。采用发电机进相运行吸收过剩无功，降低母线电压是最经济、有效、方便的方法。通过进相试验可以确定发电机的进相运行能力，调整励磁调节器的低励限制特性，检查进相运行时发电机的功角、发电机机端电压、主变高压侧母线电压、发电机定子铁心温度等机组运行参数的变化情况。并可以验证低励限制与机组保护的协调性。拉西瓦水电站发电机为哈尔滨电机厂生产的SF700-42/13770型水轮发电机，容量为700MW，单元接线，主变升压至750kV接入电网。采用自并励励磁系统，励磁调节器为ABB公司生产的Unitrol-5000型数字式励磁调节器。试验由中国电力科学研究院、拉西瓦水电站和广州电器科学研究所共同完成。2发电机进相运行的限制因素2.1发电机静稳极限的限制发电机在不同有功负荷下所能吸收的无功最大值，随发电机有功负荷的改变而改变，因此首先计算在某些特殊运行点的进相无功值，以及进相状态下最大功率角δ值，进而推广到其它情况。等值电路图如下：图2-1等值电路图由等值电路图，其中Eq为发电机内电势，Xd为发电机同步电抗，Uf为发电机端电压，Xb为主变电抗，X为线路电抗，Uxt为系统电压。本次计算可近似的将750KV母线电压作为系统电压，主变电抗Xb做为系统电抗Xxt。通过一系列的计算可求出进相时功角的限制值：拉西瓦水电站1号机进相试验报告中国电力科学研究院2发电机在进相运行时，进相深度增加，发电机Eq降低，Uxt相应的有所下降。在保持有功P不变的情况下，功角δ随着进相深度的增加而增大，相应地发电机的静态稳定裕度降低。对于水轮发电机，根据dP/dδ0的静态稳定判据，在不同有功功率时，其极限功角δmax有很大差别，因此，试验时应首先根据水轮发电机及主变参数计算极限功角，在试验过程中应是发电机功角相对于极限功角留有一定的安全裕度（15-20度），防止发电机静态失稳。2.2定子端部等发热的限制发电机组进相运行时，定子边段铁芯和端部结构件的发热会增高，甚至会超过其允许温度限额，这也是限制发电机进相运行的因素。这是因为，当发电机进相运行时，定子和转子绕组端部的漏磁场叠加，造成发电机端部的合成磁密增高，并对定子以同步转速旋转，在边段铁芯和结构件中引起损耗，并且损耗值与轴向磁密的平方成正比，所以此时会引起边段铁芯和端部结构件压板，铜屏蔽等发热增加，对发电机稳定运行产生较大影响，从而限制了发电机的进相运行深度。发电机端部铁芯和端部结构件的温度限额为100℃和105℃。2.3厂用电压的限制在进相运行时，由于发电机端电压下降，厂用电压将下降。按机组运行规程要求厂用电源电压不得低于6.0kV和380V。2.4调节器方面的限制拉西瓦水电1号机的励磁调节器是ABB公司研制的Unitrol-5000型微机励磁调节器。试验前按方案要求扩大了低励限制曲线范围，进相试验结束后，按试验结果及调度要求选一组低励限制曲线作为运行曲线。2.5保护方面的限制在进相运行时，由于发电机电压降低，励磁减少，经过电压闭锁的一些保护可能误动，所以检查了失磁保护、过激磁保护、对称过负荷等保护的定值，并在试验过程中加强监视。3发电机主要参数发电机的一般参数制造厂哈尔滨电机厂拉西瓦水电站1号机进相试验报告中国电力科学研究院3发电机型号SF700-42/13770额定容量757MVA额定功率700MW额定功率因数0.925(滞后)额定电压18kV额定电流24950A(24281A设计)额定频率50Hz额定转速142.9rpm定子绕组连接7Y(经配电变压器高阻接地)相数3进相功率因数＞0.95（超前）加权平均功率≥98.70﹪额定效率≥98.81﹪额定充电容量585.9MVAR额定进相容量268.6MVAR空载励磁电压153.3V空载励磁电流1900A额定励磁电压372.9V额定励磁电流3298A最大励磁电压386.4V最大励磁电流3418.5A直轴同步电抗（不饱和/饱和）Xd=1.058/0.948直轴瞬变电抗(不饱和/饱和)X'd=0.314/0.294直轴超瞬变电抗（不饱和/饱和）X''d=0.243/0.226交轴同步电抗（不饱和/饱和）Xq=0.804/0.756交轴超瞬变电抗（不饱和/饱和）X''q=0.240/0.224负序电抗X2（不饱和/饱和）0.242/0.209零序电抗X0（不饱和/饱和）0.112/0.089直轴暂态开路时间常数T'd0(不饱和值/饱和值)12.197/10.665s拉西瓦水电站1号机进相试验报告中国电力科学研究院4主变的主要参数如下：主变型号：DSP-260000/800额定容量：260000KVA额定电压：800/3/18kV额定电流：562.9/14444.4A短路阻抗：14.57%4试验结果和数据分析机组进相试验分别在发电机有功功率为0MW、400MW、525MW、700MW四个工况下进行。每次调整工况结束后，稳定至各温度测点温升每小时不超过1℃时，再记录发电机端部各结构件温度和运行参数，在端部结构件温度有较大裕度情况下，再进行下一个工况试验。4.1发电机最大进相深度初步计算根据发电机参数、主变短路电抗及