发电机并网运行时无功大幅波动的原因及处理措施

发电机并网运行时无功大幅波动的原因及处理措施

刘凤袖

（广州永兴环保能源有限公司511400）

摘要：本文分析了某电厂#1机组并网后无功大幅波动的原因，通过合理设定励磁调节器调差系数以保证机组间无功功率的合理分配，从而提高电力系统运行的稳定性。

关键词：机组并网；无功波动；无功功率

1概述

某电厂两台机组为2*330MW抽汽机组，配置UNITROL®5000型励磁调节器。2016年8月18日6:42分，某电厂#1机组并网成功，有功功率3MW，无功瞬间最高波动到220Mvar。此后无功功率稳定到195MVar，集控励磁画面上不能将励磁系统切手动，无功不能调整，发电机定子电压波动到21kV，造成#1发电机励磁系统过励限制动作、发电机励磁系统V/HZ限制动作。同时#2发电机无功从原来的66MVar瞬间下降到-10MVar。本文将通过分析某电厂并列运行的#1、#2机组无功功率波动的原因，对系统电压、励磁调节器无功调差系数设置与发电机组无功分配的关系进行一些探讨。

2原因分析

2.1系统电压变化与发电机之间无功的分配关系

当系统电压发生微小的变化时，由于发电机电压与无功关系导致发电机无功发生较大变化，从发电机的调节特性能得出：在发电机的励磁电流不变的条件下，发电机自身的出口电压即系统电压的变化会引起发电机无功电流的变化。当出口电压升高时，无功电流便会减小；反之，出口电压降低时，无功电流定将增大。而在多台发电机并列运行且励磁电流不变时，将由发电机的调差特性决定系统电压或无功变化引起的发电机的无功变化量，系统无功波动时，调差系数小的发电机承担较多的无功分配。当母线电压波动时，造成无功分配不均，励磁调节器频繁调节，导致无功波动。

2.2无功波动的原因分析

1）此前，#1机并网后无功大约为120MVar左右，未出现无功大幅波动的情况。而在今年#1、#2机组励磁调节器检修时，检修人员按厂家建议将#1、#2机组励磁系统调差系数由原来的-3%调整到9%，这可能是造成#1机并网过程中无功波动较大的主要原因。

2）集控励磁画面上不能将励磁系统切手动，无功不能调整原因为：在热控逻辑里只要励磁系统有任何报警，将闭锁励磁系统操作画面，必须到就地检查调整。

3）由于#1机组与#2机组处同一升压站，电网无功上升或下降较多时优先调整邻机，所以#1机组无功上升较多时，#2机组无功同时也下降较多，属正常现象。

3处理方法探讨及措施

发电机并网运行时，当电网电压保持恒定，调差模式能够确保发电机无功功率恒定。然而，由于电网电压会随着负荷的变化，呈变化趋势，例如白天的电网电压低于夜间的电压，当电网电压从“电网电压1”降低到“电网电压2”时，发电机的无功功率也相应的从2增加到4，无功功率增加，功率因数降低。为了提供发电机效率，必须人为降低发电机的设定点电压，如此，要求现场运行人员及时调整机端电压，如不及时调整，则会降低发电机效率，而且频繁调整电压，会增加运行难度。

3.1机端并列运行的发电机组应具有相同的正调差系数

当两台以上发电机直接接入电网并列运行时，改变其中一台发电机的励磁电流输出，并不能显著影响机端电压，而只是改变发电机之间无功功率的分配。假设机组都是无差特性，如果无功分配不明确，不稳定，随机性，那么运行时机组间便会发生乱抢无功的现象，致使机组运行不稳。若是几台无差几台有差并联，当无功发生变化时，出于端电压不变的缘故，那么有差的无功负荷不变动，即仍可维持原来的工作点，由无差的机组来经受无功的变化，如若无差只有一台，只单独变化无功，那么两台以上机组无功分配不稳，也不可行。而倘若当调节器到电网的调差是负调差，若是电网电压的波动增加，引起调节器的电流增加，又致使无功负荷亦增加，从而电压又上升，作正反馈，形成恶性循环的结果，这说明调差为负的方法是不可行。因此，并列运行的发电机应具有相同的正调差系数，以便合理分配无功负荷。

调差系数的定义为：

式（7）证实，在母线电压波动时发电机无功电流的增量与电压的偏差成正比与调差系数成反比并且与电压值无关。负号说明在正调差的情况下（δ>0），在母线电压变低的时候，发电机的无功电流将会增加。如若两台正调差的发电机并联运行，当系统无功作负荷波动时，其电压偏差是一样的。由式（7）可得，如果想要各台发电机无功电流波动量的标幺值△IQ*相等，则就要求公共母线上并联运转的各发电机具有相同的正调差系数。

3.2调差极性检查方法

3.2.1备用励磁调节法

当发电厂拥有备用励磁装置的条件时，可把发电机的励磁整流柜退出运行，励磁调节器投入自动电压调节方式，调差投入，运用发电厂的备用励磁装置带领该发电厂升压并网。并网之后，该发电机将不带或者少带有功功率，便可调节其备用励磁装置，同时改变它的无功功率。当此发动机的无功功率稳定维持在两个不同的点时，可分别测量励磁调节器中的调差极性点，并且用此来辨别励磁调差极性。

3.2.2无功负荷转移法

当一个发电厂最少有两台发电机并联运行的状况下，首先，把必需测试调差极性的励磁调机器投入自动电压调节的方式，并带领发电机升压和并网，在此发电机不带或少带有功和无功功率后，不再操作增减磁控制。之后将其他发电机的励磁调节器退出自动电压调节方式，转换到转子电流调节或开环控制，并调整这些发电机无功功率，令并联发电机之间的无功功率进行相互转移。在需要检测极性的发电机无功功率稳定维持在不一样的两点时，即可分别量测励磁调节器中的调差极性。

3.3调差系数值的设定范围

调差率在运行中的调整调差率的设定一定要保证机组在正常运行时的稳定性。如果外界引起的母线电压波动造成机组间无功的波动，则需要调整调差率，适当增加正调差。单元机组主变压器的短路阻抗在一般情况下都多于10%，为使得调节器对于母线的无功负荷既要有一定的灵敏性，亦不能使电压波动太大，把调差率设定在-5%~0之间，即最终范围在8%左右较符合。而对机端径直并联的机组，一般可设定在调差率的5%~8%之间。

机组并网后的注意事项

4.1值班员加强对机组电气画面的监盘工作，特别是机组并网时，加强对两台机组的监盘工作，特别是无功功率的变化，必要时加强调整。

4.2下次#2机组开机并网时，请观察注意#2机组无功功率的变化情况，有异常及时汇报。

4.3加强对#1、#2机组无功功率的监视，特别是机组无功功率达到上限和下限时，注意无功功率不超过214MW；

4.4维持#1、#2机组励磁电压、电流在额定范围内运行；

4.5机组无功调差系数调整后，在手动加减机组励磁时，点动一手无功功率大约波动20MW；

5结束语

综上所述，发电机励磁系统的无功调差直接关系到电力系统的品质及机组运行的稳定性。本文介绍了发电机并网后无功功率大幅度波动的原因及处理措施，并给出了励磁调差极性的判断方法，最后给出了一些电网并联运行中的注意事项，希望能对电厂励磁系统现场调试人员有一定帮助。

参考文献

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