陈晓霞 吴灵华
华能南通电厂 江苏省南通市 226000
摘要：介绍了影响发电机进相运行深度的因素，针对某电厂在机组进相运行工况下遇到的实际问题，对机组进相运行时欠励限制整定、最小励磁电流整定、AVC极端电压限制整定做出探讨，并通过分析给出工程应用中的建议。
关键词：发电机；定值配合；问题讨论
1 影响发电机进相运行的因素
影响大型发电机进相运行的主要因素有3个：
①发电机端部发热。定子端部发热是由端部漏磁引起的结构件温升导致的，主要与定子绕组的结构、端部的结构以及转子护环中心环和风扇的材料、尺寸、位置等发电机制造工艺有关。是现场所无法控制的。近年来随着制造工艺的提高，大型发电机的设计可充分考虑影响发电机进相运行的一些 因素，尤其是端部铁心发热，通过改造通风冷却系统，己基本能满足进相运行的要求。
②系统电抗，系统电抗越大则保持发电机静态稳定的极限容量越小;当发电机进相运行时，随着励磁电流的持续减小，将使发电机功角增大，逐步逼近发电机的静态稳定极限，若继续减小励磁电流，则发电机将面临失稳危险。功角的静稳限制了机组的进相能力。
③发电机机端电压下降幅度。由于实际系统不可能为无穷大系统，不能维持机端电压恒定，发电机机端电压下降幅度直接影响进相的深度和厂用电的正常运行。
2 发电机进相运行工况下整定配合遇到的问题
2.1 机组进相运行中极限工况与最小励磁电流间的配合
发电机自身的结构、材料、尺寸、工艺等决定了机组的进相运行能力。在机组进相能力确定的情况下，机组的整定与限制则进一步压缩其进相深度。
最小磁场电流限制是为防止因励磁电流过小导致励磁系统不稳定运行及发电机定子端部过热而采取的辅助限制功能。在NES5100及NES6100励磁系统原理中，最小励磁电流限制公式如下：，式中Ilimt为实时最小励磁电流限制值， Iset为最小励磁电流整定值， W*为实时有功标幺值。
某电厂在2019年春节期间#2机组因最小励磁电流限制动作（当时定值为25% In）导致进相无功未能达到省调要求。2019年春节期间，#2机组在有功110MW，无功-47Mvar时，励磁系统报“综合限制”报警，机组进相深度受到限制。查看定值，该机组最小励磁电流限制整定为25%。对于最小励磁电流限制的整定要求，国家和行业相关技术规程、导则中没有具体规定，25% In为出厂经验值。经与励磁厂家技术专家沟通，结合近几年其他电厂同类型装置的定值整定及运行情况，一致认为该定值设置为13% In以上可以确保机组安全稳定运行。
2020年春节期间，#2机组励磁电流最小到960A,当时有功110MW，机组运行稳定。若未修改定值(25%)，则允许的最小励磁电流为1037A，机组将无法完成当时的进相调压要求。
2.2 机组进相运行中励磁系统欠励限制平移使能的投用问题
欠励限制用于防止发电机进相深度过大而失去静态稳定，定子绕组端部磁密过高引起发热，机端电压、厂用电电压过低致使机组异常运行。一般欠励限制曲线可以整定成一条直线，或几段折线（N点拟合曲线），现场应用多为多段折线（曲线），实际限制值依据进相试验数据整定。在NES5100及NES6100励磁系统原理中，欠励限制平移使能为潜力限制的补充功能。该功能投入后，欠励限制定值会根据机端电压进行变换，变换公式如下：
其中：根据电压变换后的无功值
当前无功定值
当机端电压百分值
有功为零时，无功整定值
2020年1月24日凌晨,某电厂#2机组有功105MW，无功降至-45Mvar左右时，励磁系统报“综合限制”报警，机组进相深度受到限制，220kV母线电压高于省调要求值（225-230kV）。
检查确认励磁系统“欠励限制”动作，限制机组进一步进相。“欠励限制”原因为：由于励磁系统“欠励限制平移使能”的投入，机组欠励限制曲线右移，在机端电压较低的情况下，欠励限制允许的负无功比欠励曲线设定值有所减小，导致“欠励限制”提前动作。咨询励磁厂家技术专家，“欠励限制平移使能”为可选的辅助限制功能，可以由用户选择投退。
建议在确认进相运行时机端电压下降不会对厂用电系统安全稳定运行造成影响时，退出“欠励限制平移使能”，保证机组达到省调要求的进相水平。
2.3 机组进相运行时自动电压控制系统AVC限制整定问题
机组在进相运行时，机端电压很可能达到AVC“机端电压限制值”的低限而无法进一步降低，从而使发电机负无功不再继续增加，进相深度受限。
2020年2月3日凌晨，某电厂#2机组有功173MW，无功-42MVar，发电机负无功无法进一步增加，进相深度受限，励磁系统无报警。
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以上情况皆是由于AVC装置中“机端电压限制”动作。#2机组AVC“机端电压限制”动作，限制发电机负无功进一步增加，导致220kV母线电压出现超标。
查阅定值，#2机组AVC上位机中“机端电压限制值”为97%。国标GB/T7064-2017指出“在进相运行时发电机机端电压可短时降至92%。”，即在保证机端电压下降不会对厂用电系统安全稳定运行造成影响时，机端电压最低可降至92%。
现该电厂已将#2机组AVC上位机中“机端电压限制值”由97%改为95%，从而适应机组深度进相时通过AVC手动方式来控制机组无功的需要。
结语
1）为满足机组深度进相要求，经分析评估后，可将机组励磁系统最小励磁电流限制定值适度降低，文中某电厂在不影响机组安全稳定运行地情况下把“最小励磁电流限制”定值由25%改为13%，实现了机组的进一步进相。
2）“欠励限制平移使能”功能为欠励限制的补充功能，该功能的投入会使得欠励限制曲线右移，压缩机组进相深度。在确保机组进相运行时厂用电电压有较大安全裕度时，退出该功能可提高机组允许的进相深度。
3）国标GB/T7064-2017规定“在进相运行时发电机机端电压可短时降至92%”，该规范对机组AVC装置“机端电压限制”定值有一定指导意义。适当放宽AVC“机端电压限制”值，可允许机组负无功的增加。
4）机组进相期间应密切关注励磁系统限制报警、发电机机端电压、6kV母线电压、400V母线电压、发电机定子温度等参数，发现异常立即停止减磁，并适当增加励磁。
参考文献
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