一、發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的原因
1、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器故障。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器擔(dān)負(fù)著機(jī)端電壓控制無功功率分配及提高電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定等多種任務(wù)。正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器隨時(shí)跟蹤著發(fā)電機(jī)端電壓的變化，若調(diào)節(jié)器跟蹤、調(diào)節(jié)性能不好，都會(huì)出現(xiàn)誤調(diào)節(jié)，使勵(lì)磁電流降低，使發(fā)電機(jī)進(jìn)入進(jìn)相運(yùn)行；#5機(jī)組出現(xiàn)進(jìn)相運(yùn)行后，工勵(lì)退出運(yùn)行，帶等值負(fù)載，也出現(xiàn)過多次擺動(dòng)等運(yùn)行不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
2、系統(tǒng)無功過剩。造成發(fā)電機(jī)端電壓升高，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)跟蹤，減小勵(lì)磁電流以降低發(fā)電機(jī)端電壓。在這種情況下，只有某一區(qū)域內(nèi)的部分機(jī)組參與調(diào)節(jié)才可以有效的改善系統(tǒng)電壓水平，從當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況看，系統(tǒng)電壓沒有上升趨勢(shì)，其他的機(jī)組也未參與調(diào)節(jié)（進(jìn)相運(yùn)行），所以此因不是造成#5機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行的原因。
3、人為誤操作。人為將發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流減小，造成機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行。
4、DCS系統(tǒng)工程師站DPU故障。DCS系統(tǒng)改造后，電氣所有微機(jī)內(nèi)的操作均是通過DPU處理后再向設(shè)備發(fā)出操作指令。從#5機(jī)組進(jìn)相時(shí)的歷史追憶事件看出，當(dāng)時(shí)負(fù)責(zé)勵(lì)磁調(diào)節(jié)任務(wù)的DPU有間斷性的下線現(xiàn)象，當(dāng)調(diào)節(jié)無功時(shí)由于DPU與調(diào)節(jié)器之間的通訊中斷，使增減磁的操作脈沖不能及時(shí)送到調(diào)節(jié)器增減磁的控制回路中，造成運(yùn)行人員的誤判斷，當(dāng)通訊恢復(fù)后，多次的調(diào)節(jié)脈沖使勵(lì)磁電流降低，使機(jī)組進(jìn)入進(jìn)相狀態(tài)。這是造成此次機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行的主要原因。
二、進(jìn)相運(yùn)行的狀態(tài)分析
發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，向系統(tǒng)提供有功的同時(shí)還提供無功，定子電流滯后于端電壓一個(gè)角度，此種狀態(tài)即遲相運(yùn)行。當(dāng)逐漸減少勵(lì)磁電流至空載勵(lì)磁電流以下時(shí)，使發(fā)電機(jī)從向系統(tǒng)提供無功而變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無功，來維持定子、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)所損耗的功率，功率因數(shù)角超前，即定子電流從滯后而變?yōu)槌鞍l(fā)電機(jī)端電壓一個(gè)角度，此種狀態(tài)即進(jìn)相運(yùn)行。進(jìn)相運(yùn)行并不等同于失磁失步。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁電流常常小于空載額定電壓時(shí)的勵(lì)磁電流，因而將從系統(tǒng)吸收無功功率。但其功角特性的電磁功率幅值仍大于當(dāng)時(shí)的原動(dòng)機(jī)輸出功率Pm，故仍然與系統(tǒng)同步。而發(fā)電機(jī)失磁時(shí)，在同樣有功功率輸出下，其勵(lì)磁電流將更小，小到使其功角特性的電磁功率幅值小于當(dāng)時(shí)的原動(dòng)機(jī)輸出Pm。除了從系統(tǒng)吸收更多的無功功率以外，此時(shí)由于已沒有足夠的電磁功率來抵消原動(dòng)機(jī)輸出功率，因而發(fā)電機(jī)將持續(xù)加速，轉(zhuǎn)差S和功率角θ增大，直至與系統(tǒng)失步。由此可見，發(fā)電機(jī)是否失步主要是由電磁功率Pem的幅值是否大于原動(dòng)機(jī)輸出Pm來決定的。當(dāng)Pm足夠小時(shí)，即使失磁也不會(huì)失步。
三、進(jìn)相運(yùn)行的危害
1、發(fā)電機(jī)定子端部件溫度升高。汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子繞組端部的漏磁場(chǎng)也是以同步轉(zhuǎn)速對(duì)定子旋轉(zhuǎn)的，其漏磁場(chǎng)的一部分是經(jīng)過定子繞組端部空間，轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)，氣陷及定子端部鐵芯構(gòu)成磁路的，因此使定子端部鐵芯平面上產(chǎn)生渦流而發(fā)熱。此外，勵(lì)磁繞組緊靠護(hù)環(huán)，因此它的漏磁場(chǎng)主要經(jīng)護(hù)環(huán)閉合，當(dāng)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，由于勵(lì)磁電流減小勵(lì)磁繞組端部漏磁場(chǎng)減弱，于是護(hù)環(huán)的飽和程度下降，減小了定子端部漏磁場(chǎng)所經(jīng)過磁路的磁組，從而使定子端部漏磁場(chǎng)增大，鐵筍加大，致使定子端部鐵芯嚴(yán)重受熱。
2、發(fā)電機(jī)出力降低。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，對(duì)機(jī)組的嚴(yán)重影響是，由于定子端部漏磁的增加，將引起定子端部構(gòu)件的嚴(yán)重過熱，為保持其溫升不超過規(guī)定值，只有降低發(fā)電機(jī)的有功出力。
3、發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定性降低。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，由于勵(lì)磁電流的減小，發(fā)電機(jī)電勢(shì)隨之減小，造成功角的增大，從而降低了發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定性，由于此時(shí)磁路不飽和，在系統(tǒng)中如有擾動(dòng)，就會(huì)造成機(jī)組產(chǎn)生振蕩或失步。因此，對(duì)有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的電廠，應(yīng)將自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器投在“自動(dòng)”位。以防系統(tǒng)對(duì)機(jī)組所造成的干擾；
4、影響廠用電壓質(zhì)量。進(jìn)相運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)端部電壓降低，廠用電電壓也相應(yīng)降低，如果超出10%，將影響廠用電運(yùn)行。
四、進(jìn)相運(yùn)行限制因素分析
通過對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的危害分析，不難看出制約發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的主要因素有：
1、系統(tǒng)穩(wěn)定的限制。
2、發(fā)電機(jī)定子端部件溫度的限制。
3、定子電流的限制。
4、廠用電電壓的限制。
五、進(jìn)相運(yùn)行的有關(guān)措施
1、為防止發(fā)電機(jī)出現(xiàn)進(jìn)相運(yùn)行，在調(diào)節(jié)機(jī)組無功出力時(shí)，首先檢查DPU的運(yùn)行狀況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其運(yùn)行異常或出現(xiàn)下線時(shí)，立即停止操作，以防系統(tǒng)指令錯(cuò)誤造成一次系統(tǒng)誤調(diào)節(jié)。
2、在機(jī)組檢修時(shí)，配合檢修做調(diào)節(jié)器低勵(lì)限制功能試驗(yàn)，以確保發(fā)電機(jī)在給定的勵(lì)磁范圍內(nèi)運(yùn)行，防止機(jī)組在出現(xiàn)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)發(fā)生失磁、失步問題。
3、在發(fā)電機(jī)出現(xiàn)進(jìn)相運(yùn)行期間，運(yùn)行人員密切監(jiān)視發(fā)電機(jī)定子各部溫度以及發(fā)電機(jī)出口、6KV廠用電壓，防止超出規(guī)定值。再者由于機(jī)組靜態(tài)穩(wěn)定性降低，此時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低機(jī)組有功出力，其次盡快恢復(fù)勵(lì)磁。
4、由于調(diào)節(jié)器出現(xiàn)故障，致使發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流降低，機(jī)組出現(xiàn)進(jìn)相運(yùn)行，此時(shí)盡快倒備勵(lì)運(yùn)行。在倒換過程中，要注意備勵(lì)與工勵(lì)負(fù)荷的調(diào)節(jié)，防止在倒換過程中機(jī)組無功出力出現(xiàn)劇烈擺動(dòng)。
5、在機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行期間，機(jī)組出現(xiàn)失磁導(dǎo)致失步時(shí)，首先應(yīng)迅速降低有功功率，使其較快地通過暫態(tài)異步運(yùn)行而進(jìn)入穩(wěn)態(tài)異步運(yùn)行，減小對(duì)系統(tǒng)和機(jī)組本身的沖擊。其次應(yīng)盡快恢復(fù)勵(lì)磁，使其早些恢復(fù)同步運(yùn)行。
6、為使運(yùn)行人員果斷、準(zhǔn)確判斷機(jī)組的運(yùn)行狀況，建議機(jī)組裝設(shè)雙向無功電力表、以及在線功角測(cè)量裝置。
7、建議將發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的有關(guān)規(guī)定編入《運(yùn)行規(guī)程》及有關(guān)措施中。為運(yùn)行人員處理這類事故提供全面、可靠的依據(jù)。
六、分析總結(jié)
1、隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增加，電壓等級(jí)不斷的升高，遠(yuǎn)距離輸送負(fù)荷越來越大，使得線路間及線路對(duì)地的電容增大，從而引起了電力系統(tǒng)電容電流及容性無功功率的增長(zhǎng)。使得電網(wǎng)上產(chǎn)生了無功功率過剩，使電力系統(tǒng)的電壓上升，以致超過允許值，這么高的電壓對(duì)電氣設(shè)備和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，將產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞現(xiàn)象。為此，在不增加設(shè)備的情況下，利用同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，來吸收電網(wǎng)上過剩的無功功率，從而來進(jìn)行電網(wǎng)電壓的調(diào)節(jié)。
2、由于我廠機(jī)組在設(shè)計(jì)時(shí)一般均未考慮到進(jìn)相運(yùn)行，二則進(jìn)相運(yùn)行時(shí)所受到的限制因素有多種，而且在不同方式條件下，起作用的因素也不同，這就決定了進(jìn)相深度的限制判據(jù)應(yīng)是由多種因素組成的綜合判據(jù)，由于這種判據(jù)比較復(fù)雜，運(yùn)行人員難以掌握，故一般常采用在線監(jiān)測(cè)儀來自動(dòng)完成對(duì)有關(guān)量的監(jiān)測(cè)和報(bào)警。
3、此外，機(jī)組還應(yīng)事先經(jīng)過系統(tǒng)而全面的試驗(yàn)以驗(yàn)證其一、二次設(shè)備對(duì)進(jìn)相運(yùn)行的適應(yīng)性后，才可正式投入進(jìn)相運(yùn)行。
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