基于功率功率和電力負荷的混流式發(fā)電機組進相運行試驗

基于功率功率和電力負荷的混流式發(fā)電機組進相運行試驗

1水輪發(fā)電機組試驗結(jié)果分析萬家寨水庫位于河流支流托克托至龍口段。該樞紐的主要任務是將供水集團、防洪、凌水和系統(tǒng)峰值的轉(zhuǎn)移。該電廠配備了6臺180mw垂直混流式發(fā)電裝置。1#～3#機組上內(nèi)蒙古西部電網(wǎng),4#～6#機上山西電網(wǎng),本次試驗以山西側(cè)6#機為例。萬家寨水電站位于山西省的忻朔電網(wǎng)之中,處于山西電網(wǎng)的西端,目前,電網(wǎng)負荷變化比較大,大負荷時,電壓較低,無功缺乏;小負荷時,電壓偏高,無功過剩,直接影響到發(fā)電廠、變電站和用戶電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運行,影響電能質(zhì)量指標。利用發(fā)電機組進相運行來吸收系統(tǒng)的過剩無功,使系統(tǒng)電壓能夠維持在規(guī)定范圍之內(nèi)是調(diào)整地區(qū)電網(wǎng)電壓水平的一種優(yōu)選方案。2發(fā)電機轉(zhuǎn)子溫度機組進相運行試驗時為保證機組和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,要求如下:220kV母線電壓不低于213kV;發(fā)電機定子電流不得超過額定電流的1.1倍;廠用電電壓應保持在額定值的90%以上;定子端部結(jié)構(gòu)件溫度按120℃限制。試驗過程中萬一發(fā)生發(fā)電機滑極,應立即迅速恢復勵磁,把發(fā)電機拉回同步狀態(tài),若無法拉回同步,則降低有功出力,直至拉回同步,再逐步恢復有功。3萬家寨水庫和主變參數(shù)3.1u3000添加量型號SF180-60/12800額定頻率250Hz功率因數(shù)0.90視在功率200MW額定轉(zhuǎn)速100n/min有功功率180MW額定電壓15.75kV額定電流7331A額定轉(zhuǎn)子電流1588A額定勵磁電壓318V相數(shù)三相直軸同步電抗1.1499交軸同步電抗0.7314制造廠哈爾濱電機廠3.2短路負載測試型號SSP10-225000/220接線組別Yn/d11額定容量225000kVA額定電壓242/15.75kV短路阻抗14.35%相數(shù)三相空載損耗131.6kW頻率50Hz空載電流0.15%短路損耗497.22kW4試驗項目和試驗數(shù)據(jù)4.1無功負荷進相試驗6#發(fā)電機在手動勵磁方式下分別選擇180、144、90MW3種有功負荷方式,進行進相運行試驗。在試驗中本機的失磁保護投信號。6#機在某一有功負荷下維持不變,逐步降低勵磁,使無功出力下降,在Q=50MVAR時,開始記錄初始運行參數(shù),并記錄無功下降過程中各點的機組工況,進相達到試驗限制條件。試驗中,設(shè)專人嚴格監(jiān)視機組表盤的變化情況,以防超出機組的穩(wěn)定極限和額定參數(shù),相鄰機組正常運行,不受限制。此項試驗的目的是為了考核試驗機組的靜態(tài)穩(wěn)定性,以及定子電流、定子電壓等其它參數(shù)的變化規(guī)律和安全運行范圍。以確定各種負荷水平下的進相運行深度和安全區(qū)域。測量參數(shù)見表1。4.2試驗系統(tǒng)運行情況試驗中6#機在自動勵磁條件下,機組的有功出力分別在180、1440、90MW的運行方式下,選擇無功出力為+50、0、-30、-50MVAR4個運行點,測取各個參數(shù),同時觀察原平、方城、萬家寨等220kV變電站母線電壓的變化情況。此試驗過程中相鄰機組有功出力為80MW,無功出力為70MW,保持不變,以準確測定不同進相運行方式下,系統(tǒng)電壓的變化規(guī)律,從而確定試驗機組進行進相運行對系統(tǒng)的調(diào)壓效果,為今后利用該機組進相運行提供可靠的試驗依據(jù)。測量參數(shù)見表2。4.3發(fā)電機轉(zhuǎn)子溫度試驗在試驗中,利用6#發(fā)電機組內(nèi)部測溫元件在試驗機組有功出力分別為180、144、90MW3種方式下,分別記錄發(fā)電機定子線圈溫度、定子緊固螺桿溫度、發(fā)電機定子端部指壓板溫度、發(fā)電機定子端部斜坡溫度、發(fā)電機定子端部壓指溫度等。測量參數(shù)見表3。4.4臨時低勵限制測定根據(jù)上述試驗結(jié)果及現(xiàn)階段萬家寨地區(qū)的電壓水平,試驗期間給144MW有功方式進相無功-30MVAR,90MW有功方式進相無功-50MVAR的臨時低勵限制定值。經(jīng)試驗驗證當無功進相到臨時定值時,低勵限制動作。5無功出力與進相運行試驗本次試驗在一次試驗過程中交叉進行,結(jié)果分析如下:表1為180、144、90MW有功出力下進相運行靜穩(wěn)定性試驗數(shù)據(jù)?？紤]到系統(tǒng)實際運行情況及系統(tǒng)穩(wěn)定的要求,此次試驗均未做到失步。由以上試驗數(shù)據(jù)可知:在進相試驗所測試的各個電氣量中,6#發(fā)電機定子電壓下降明顯,有功負荷180MW時電壓下降到13914V,為額定電壓的88%;有功負荷144MW時定子電壓下降到13653V,為額定電壓的87%;有功負荷90MW時定子電壓下降到13658V,為額定電壓的87%。負荷超過試驗限定值,最先達到進相運行限制條件;表2列出了有功出力分別為90、144、180MW下的進相運行調(diào)壓效果試驗數(shù)據(jù)。由試驗得知,萬家寨6#機組進相運行時的調(diào)壓效果與該機組無功出力的大小有關(guān),有功負荷為90MW時,無功出力每調(diào)整10MVAR大約可使原平220kV母線電壓變化0.3kV,最大變化量為額定電壓230kV的1.3%;可使保德220kV母線電壓變化0.31kV,最大變化量為額定電壓230kV的1.3%;可使方城220kV母線電壓變化0.6kV,最大變化量為額定電壓230kV的2.6%;可使萬家寨220kV母線電壓變化0.86kV,最大變化量為額定電壓230kV的3.7%。可見調(diào)整萬家寨發(fā)電機無功出力,忻朔地區(qū)各變電站220kV母線電壓均有不同程度的變化,萬家寨發(fā)電機進相運行對忻朔電網(wǎng)具有一定的調(diào)壓效果;表3給出了6#機在90、144、180MW3種有功方式下的溫升試驗結(jié)果。從結(jié)果中可以看出,在此3種有功方式下,測點溫度最高達65℃。根據(jù)以往國內(nèi)其他機組的試驗結(jié)果及發(fā)電機廠家資料,均認為溫升不是機組進相運行的主要限制因素。發(fā)電機采取進相運行方式,主要解決電網(wǎng)局部無功過剩,電壓偏高問題。而本次試驗由于系統(tǒng)條件限制,發(fā)電機開始進相運行時,萬家寨220kV母線電壓為230kV(額定電壓242kV),主變分接頭在4檔,變比239.95/15.75kV,因此正常運行期間機端電壓就低于額定電壓,不是進相運行的條件,本次試驗主要是考核了機組的進相能力。當系統(tǒng)需要該機組進相運行時,220kV母線電壓會較高,機端電壓將不是限制條件。試驗期間發(fā)電機失磁保護未發(fā)動作信號,不會限制機組的進相深度。綜合考慮各種因素,在保證發(fā)電機安全運行的前提下,確定了6#發(fā)電機組低勵限制值(見表4)。6網(wǎng)電壓水平的測試萬家寨水電站發(fā)電機組在母線電壓較高時