[摘要]发电机进相运行是结合电力生产需要而采用的切实可行的运行技术。本文阐述了发电机进相运行特性及原理，分析了发电机进相运行对机组安全稳定运行带来的影响，提出了发电机进相运行对发电机变压器保护影响的防范策略，探讨了发电机进相运行状态下机组安全调整方法。
[关键词]发电机进相运行；特性及原理；影响；防范策略；调整方法
发电机不仅进行相关的电能生产，而且承担着电力系统中的无功功率和线路系统中的电压稳定功能。大型发电机的进相运行方式不仅可以充分发挥发电机的运行效率和功能，从而提高经济效益。因此，研究和改善发电机组系统中的进相运行功能，科学优化发电机组的深度进相运行是电网系统运行中质量提高的重要核心内容。
1、发电机进相运行特性及原理
1.1发电机进相运行的特性。当系统供给的感性无功功率多于需要时，将引起系统电压升高，要求发电机少发无功甚至吸收无功，此时发电机可以由迟相运行转变为进相运行。发电机正常运行时，流经发电机转子绕组的励磁电流IL，在发电机内建立磁场，使定子绕组产生空载电动势Eq，改变励磁电流IL的大小，可使Eq产生相应变化，若忽略磁场饱和，则Eq和IL是成正比的关系。进相运行时发电机定子端部漏磁较迟相运行时增大，因为漏磁增大，会引起定子铁芯端部温升加剧，进而发电机端部电压降低。
1.2发电机组进相运行的原理。发电机正常运行过程中，它会发出两种功率，分别是有功功率和无功功率。发电机进相运行的原理是正常运行的发电机为系统提供的有功和无功，一旦定子电流落后于端电压一个角度状态，它进行迟相运行。发电机提供无功给系统，到从系统吸收无功，定子电流从滞后转化为超前发电机端电压的一个角度，这个状态叫做进相运行。那么，其稳定极限的影响因素是什么呢?通常它受外接电抗、发电机短路比、自动励磁调节器性能和能否进行投运等因素的影响。进相运行过程中发电机定子端部漏磁比迟相运行时增多。大型发电机线负荷高，当它正常运转时，顶端漏磁将会增大。端部铁芯压指连接片进相运行时，温度会伴随着漏磁增加而温度不断上升，从而影响厂用系统电压。所以，同步发电机实行进相运行时，一定要通过相关试验，确定进相运行的深度。
2、发电机进相运行对机组安全稳定运行带来的影响
2.1发电机进相运行对厂用系统电压的影响。当发电机进相运行时，随着励磁电流的减小，发电机端电压大幅下降，导致厂用系统电压下降，当厂用电电压下降超过规定值时，就会影响电厂其他辅机设备的正常工作，尤其影响高压电动机的运行。所以厂用系统电压对发电机进相运行深度也是具有一定限制的。解决办法减少发电机进相运行的深度，以满足厂用电的要求；在进相运行时调整厂用变压器分接开关和将厂用电系统切换到备用变压器。
2.2发电机进相运行对定子端部温度变化的影响。发电机端部漏磁是由定子绕组端部漏磁与转子绕组端部漏磁共同组成的，它的大小与发电机结构、材料、定子电流大小、功率因数等有关，该端部漏磁会在定子边段铁芯压指、压圈、转子护环等部件中大量流通而产生感应涡流和磁滞涡流引起发热，发电机由迟相运行向进相运行变化时，端部合成漏磁密增高，引起定子端部结构件上的感应涡流增大，而产生附加发热，当局部冷却不足时，就会出现温度过高的现象，甚至超过发电机温度限值。因此，进相运行时注意定子铁芯端部温度的变化，可利用机组预埋的端部铁芯测点来监视温升的变化，确保机组运行正常。
2.3发电机进相运行对静态稳定性的影响。同步发电机与电网并联在一起，在发电机进相运行时，输出一定有功功率的条件下，从静态稳定极限功角判据来看，发电机输出的电磁功率 P=EUsinδ/ ( Xd+ Xs)，当发电机输出功率保持不变，进相运行时随着励磁电流逐渐减小，发电机的机端电压随之减小，功角δ就会增大，从而使静态稳定性降低。
当功角δ=90°时，静态稳定达到极限，当功角δ＞90°时，发电机定、转子磁极间用以拉住的磁力线减少，发电机容易失去稳定。所以发电机的进行运行深度是有一定限制的。
3、发电机进相运行对发电机变压器保护影响的防范策略
3.1长输高压线路输送的策略。对发电机来讲，长距离、高电压、大容量成为了威胁变压器保护的物理机制，利用安装串并联电阻器的方法来把过剩的无功吸收，减少整个的线路电压。实际实施过程中，通过使用晶闸管控制的电抗器实现调节。另外，所需要的系统装置包含隔离式变压器、PLC、触发电路，针对在物理环境较为苛刻的条件之下，还要加装水冷却系统。显然，输电线路上的实施尽管比较简单，可是性价比不高，不但投资较为庞大而且操作较为困难，使用于小范围的保护需求。
3.2电力负荷中心的调相策略。这个策略效果的实现具体是依靠电力负荷中心安装的调相机设备，主要的功能是提供感性无功，从而来达到系统所需要的电压标准要求。综合多年的电力系统的实践结论，调相机设备产生的感性无功尽管可以消除系统当中过剩的容性无功，可是电压稳定方面的要求依然存在缺陷，如果调相机产生故障，那么整个的电网系统将会面对无保护的状态。而且，安装设备需要非常大的场地，建设的投资也比较高，不适用于大面积推广使用。
3.3发电机组吸收过剩无功的策略。发电机呈现无功负荷为负的状态是进相运行的典型特征，因此可通过改变励磁系统输入量的方式，实现发电机组吸收系统中过剩的无功，以此来消除整个电力网络体系的电势。由于这种方法成本低、容易实施、安全性高等优势，也是目前电力系统中主要采取的方法。
4、发电机进相运行状态下机组安全调整方法
4.1发电机进相运行时励磁调节器必须在自动方式下运行；发电机在手动励磁装置工作状态下禁止进相运行。操作无功时，应缓慢调节，直至接近浅度进相，调节过程中应监视励磁电流、发电机各部温度、机组振动情况等，如有异常变化，应立即停止操作，及时调整机组无功到滞相运行方式。
4.2发电机进相运行时，注意监视定转子冷却水、冷却空气、定子线圈、端部铁芯、端部磁屏蔽等各部温度正常。应密切监视定子铁芯温度≯110℃，端部铜屏蔽的温度≯135℃。严密监视定子铁芯和金属结构部件温度，如温度过高，并有持续上升趋势，经调整无效应及时将AVC退出运行。
4.3发电机进相运行时，应注意厂用电的安全，密切监视各段母线及主要电动机电流，若电流超限或者厂用电压低至额定电压的95%（即5.7kV）并有继续下降趋势时，则应联系调度停止进相运行，及时调整到滞相运行或高力率运行方式，否则考虑厂用电切至备用电源供电的办法。加强对发电机端电压的监视不得低于90%额定电压，发电机定子电流不超过额定值，转子电流不低于额定值的10%。在进相深度较深时保证母线电压，防止高压电动机启动困难。
4.4发电机进行运行时发电机的失磁保护投入运行；当系统及发电机发生振荡或失步时，应立即增加进相机组的励磁电流，如无法拉入同步时应降低有功功率，使之恢复正常。
5、结束语
随着电力系统的发展，大型发电机组日益增多，同时输电线路的电压等级越来越高，超高压远距离输电线路和电缆线路的广泛应用，从而使电力系统电容电流增加。由于输电线将会出现局部地区无功过剩，造成电力系统电压升高。为满足电网电压的要求，发电机需要进相运行，吸收电力系统中过剩的无功功率，降低电力系统电压，不断提高电网运行稳定性和可靠性。
参考文献
[1]尹宝平.发电机进相运行对发电机变压器保护的影响[J].内燃机与配件，2017（15）
[2]王晓源.发电机进相运行时失磁保护动作特性分析[J].智能城市，2018（05）
作者简介
张文龙，男，汉族，本科学历，1988年出生，助理工程师，现从事热电厂电气运行工作。