72053王伟-方家山核电2号发电机组进相试验分析(2015-5-13) - 副本.docx

方家山核电2号发电机组进相试验分析王伟1 （1.中核核电运行管理有限公司 浙江省 海盐县 314300）【摘要】发电机进相试验是机组商运前需要考核的重要试验之一，试验数据将作为今后发电机进相运行的重要依据，本文通过试验数据说明了发电机组具备相应的进相运行能力。【关键字】发电机；进相运行；低励限制；失磁保护电力系统在节假日或午夜等系统负荷处于低谷时间段，电网中常出现大量无功过剩情况，结果导致电网电压升高，甚至超过电网电压的允许值，这不仅影响了供电质量，还会使电网损耗增加，影响电网的经济运行，同时也威胁电气设备特别是磁通密度较高的大型变压器的运行和安全用电。利用发电机进相运行来吸收电网过剩的无功功率，可以解决电网低谷运行期间无功功率过剩、电压过高问题，发电机进相运行是改善电网电压质量最有效而又经济的必要措施之一。而由制造厂提供的发电机运行极限图是按照发电机设计参数确定的，不能直接作为发电机进相运行的依据，故发电机进相运行参数还需通过试验来确定。1发电机进相准备1.1方家山核电机组基本情况介绍秦山核电厂扩建项目（方家山核电工程）以下简称方家山核电厂，规划建设21000MW 级核电机组，机组分别以发电机-主变压器单元接线升压至500kV系统，发电机出口设断路器。发电机出口由封闭母线经出口开关与主变压器及两台高压厂用变压器连接。励磁方式为自并励旋转无刷励磁系统。本文针对2号发电机组进相试验进行分析。2号发电机参数及失磁保护定值见表1，2号主变主要参数见表2。表1 2号发电机参数表型号TA1100-78转速1500转/分额定容量1278MVA（额定出力1089MW对应额定容量1210MVA）额定功率1150MW（汽轮发电机整组额定出力为1089MW）额定定子电压24kV额定电流30739A额定励磁电压456V额定励磁电流5889A额定功率因数0.9（滞后）额定频率50Hz冷却方式水、氢、氢励磁方式自并励旋转无刷励磁铁芯温度限额130制造厂东方电机有限公司直轴同步电抗181.1%直轴暂态电抗31.6%失磁保护阻抗定值Z12.19失磁保护阻抗定值Z229.34表2 2号主变主要参数表主变容量3410 MVA额定电压520/24KV接线方式YNd11短路阻抗19.1%系统阻抗0.1系统取基准容量1000MVA1.2进相试验限制条件根据同步发电机进相试验导则(Q/GDW 746-2012)确定了进相试验限制条件具体要求：根据功角相对于极限功角90要留有15至20的安全裕度，试验前确定发电机功角不能超过70；发电机机端电压不小于90%额定电压（24*0.9=21.6KV）；机端电流不大于额定电流29108A；厂用电电压不低于95%额定电压（6.6*0.95=6.27KV），确定进相试验时厂用电不低于6.3KV；主变压器高压侧电压即500KV母线电压不低于电网规定值；发电机定子线圈、定子铁芯、铜屏蔽等各部位的温升不超过机组运行中的限制值。2进相试验分析2.1进相试验数据试验期间2号发电机自动励磁调节装置投入运行，主变设置为额定档。由于方家山核电机组运行时无辅助变供厂用电的运行方式，所以试验只在高压厂变供电的方式下进行。为确保厂用电安全，试验时未调整高压厂变的档位。进相试验在如下三种工况下进行：工况一：P=545MW，Q=-94.1Mvar（进相）；工况二：P=785MW，Q=-64.4Mvar（进相）；工况三：P=1089MW，Q=-15.4Mvar（进相）。进相试验测量的电气量数据见表4，测得的发电机温升数据见表51。表4 电气量测量数据表工况有功/MW无功/Mvar定子电流/KA定子电压/KV功角/度500KV母线电压/KV6.6KV母线电压/KV迟相545MW544.58112.4613.3124.1630.1515.26.60785 MW 785.08171.2419.1824.2138.0514.36.611089MW1088.40225.2926.4124.2645.6515.46.61进相545MW544.58-94.1413.7723.2648.7512.36.30785 MW 785.08-64.3819.5023.2349.5512.76.301089MW1088.51-15.4427.0223.2556.1511.16.30表5 发电机温升数据表测试点/545 MW785 MW1089 MW报警值试验前试验中试验前试验中试验前试验中发电机绕组40.238.843.143.550.551.3=85发电机铁芯43.944.644.745.746.046.8=130定子水出水40.238.843.143.550.551.3=85铜屏蔽41.545.146.450.454.659.11502.2数据分析由表4和表5可知，在三个进相试验工况中，发电机功角均控制在70度以内；发电机机端电压均不低于预定限值21.6KV并有一定裕量；发电机定子线圈、定子铁芯、铜屏蔽等各部位的温度都在其温度限值内并有较大裕度；500KV母线电压不低于系统规定值；只有厂用电6.6KV母线电压最低达到6.3KV，接近最低限值，因此厂用电电压是限制三个工况下机组进相深度的主要原因。为确保机组及厂用电安全，试验时采取保守原则，进相试验终止于厂用电电压限值。在图1中三个进相试验点都在低励限制曲线之上，没有达到低励限制值，因此低励限制定值设置比较合理。根据上述图表中数据，试验的三种进相工况保留了足够的静稳定裕度。厂用电电压虽然接近预定限值，但发电机电流和主要厂用负荷的电流上升不大并低于额定电流，并且厂用变压器低压侧电压在允许运行范围内。因此机组在上述进相工况下能够安全稳定的运行。3结语方家山2号发电机组在三个进相试验工况下所测得的电气量、功角和发电机各部位温升数据表明，方家山2号发电机具备相应工况下进相运行的能力。发电机进相运行扩大了机组稳定运行范围，增加了电网调度对系统有功、无功潮流调配能力，保障系统电压变化更平稳。参考文献1 周德贵，巩北宁.同步发电机运行技术与实践M.北京：中国电力出版社，19962 Q/GDW 746-2012.同步发电机进相试验导则.北京：中国电力出版社，20123 孟凡超.发电机进相运行引起失磁保护误动作的事故分析.陕西电力，2011（04）：82-844 郭春平，余振，殷修涛.发电机低励限制与失磁保护的配合整定计算.中国电机工程学报，