核心提示：　　電力技術發電機組作調相機運行的分析與實踐周德貴電力試驗研宄院，成都610072有功和無功；在無原動機拖動時。吸收系統電網少量有功，可以作為無功發電機發出無功。改變勵磁電流的大小，可以改變元功，出的

　　電力技術發電機組作調相機運行的分析與實踐周德貴電力試驗研宄院，成都610072有功和無功；在無原動機拖動時。吸收系統電網少量有功，可以作為無功發電機發出無功。改變勵磁電流的大小，可以改變元功，出的多少；亦可以根據殳劫和過勵調節電壓的高低。欞尚電1電壓的穩定性和合格率。章論迷了水輪發電機組。在蓄水庫區沖砂時，將發電機作為調相機運行的理論狀態分析限制因素和現場實踐。關鍵詞水輪發電機；調相運行；無功補償中法分類號312文獻標識碼1發電機技術條件1.1工作條件發電機允許在海拔00，1處運行；冷卻空氣額定溫度為35 1定子繞組溫升值為75，埋設電阻溫度計測量，轉子繞組溫升為85電阻法測。

　　1.2技術規范及參數額記功率因數0.9滯后；旋轉方向俯視順時針。

　　2發電機作調相機運行的必要性作調相運行對于地處山區的些水電廠，因河道落差大，河水中泥砂含量重，尤以洪水期為甚，嚴重時會造成庫區及沉砂池淤積，過機泥砂增大，使過流部件磨損加劇，影響正常發電。因此，汛期需要進行庫區沖砂。

　　有的電廠目前采用庫區沖砂的方式為將全廠機組停運，但此時因導葉漏水大，必須將球閥全關后，才能開啟大壩閘門沖砂，沖砂完畢，再關閉閘門蓄水開機發此方式缺點為運行值班人員操作工作量大，設備動作次數，加；完成次沖砂的時間長，般沖砂需15.而開停機操作時間就；121造成了發電損失；對于陳舊設備，動作次數增加后，有時會出現故障，影響正常操作，而處理故障也延長了時間，又，加了發電損失。

　　鑒于以上原因，經分析認為庫區沖砂時可將發電機改作調相機運行，即可解決上述問。這樣既可減少操作量，又能縮短沖砂時間，減少發電量損失，提高經濟效益。

　　2.2發電機改作調相運行還可滿足電網調壓的需求當系統負荷處于低谷時，由于系統的容性無功功率的電容效應，引起線路運行電壓升高，嚴重時往往超過運行電壓上限值，如2201電壓常運行在242 1以上，威脅著電氣設備的安全與系統的經濟運行。

　　為了解決這問，電網從1982年起先后安排作了許多臺發電機的進相運行試驗，以吸收系統的感性無功功率，降低系統過高的電壓，確保電力系統能安全經濟運行，并對用戶提供合格的供電質量，同時21蓄水庫區沖砂時為了減少操作和發電損失需改還能，降壓節能的效益。

　　1輸屯線路的運行。1系統負荷處于低6時。電1電壓過甚至超上限運行功率很少或在沖砂期間，需要降低系統電壓時，即可將發電機轉入調相作尤功發電機運，改變勵磁欠勵工況，即可降低系統電壓滿足其合格率的要求。

　　綜上述兩點，水電廠發電機組需要時改作調相機運行，既可滿足沖砂的需求又可滿足系統調壓的需要，是非常必要的，但須對發電機改作調相機運行的狀態與可行件作分析。并經試驗確定其吸收的有功調祝效果與調相容量，3發電機作調相機運行的狀態分析與3.1同步電機運行的可逆性原理同步電機的運行是可逆的，即可以由轉子輸入機械能，經過電磁作用，轉變為電能，從定子輸出；也可以由定子輸入屯能，經過電磁作用。轉變為機械能，從轉子輸出。即同步電機既能夠運行在發電機狀態，也能鴝運仃在電動機狀態，完個取決，加給它的能景足機械能還是電能。此外，若同步電機不用原動機來拖動，在軸上又不帶任何機械負載，而是接在電網上空載運轉，專門用它來調整系統的無功功率，這種運行方式的同步電機稱為同步調相機，或稱同步補償機稱無功發屯機。

　　若再繼續減少輸入電機的機械功率，轉子磁極軸線便沿轉旋轉方向逐漸落后尸氣隙介成磁場的磁極軸線。但它們之間仍保持同步，功角3和電磁功率開始變為負值，電機自電網吸取有功功率。此時，如果拆去原動機，該同步電機維持旋轉所需的能源全部來自電網若在電機軸上加上機械負荷柬動轉矩你2，則轉子更落后而使3角，大，電磁轉矩對轉子成為驅動轉矩，于是該機就變為臺帶負荷運行的同步電動機。轉子磁極山驅動變成被拖動此時電網輸入的電功率通過電磁功率轉變為機械功率3.3同步調相機的運行狀態分析同步電機作發電機運行時是供給電網有功功率，作電動機運行時是吸取電網有功功率。它們的無功功率隨其勵磁電流的調節，不僅能改變數值的大小，也能方便的實現兩種性質滯后或超前間的轉換。

　　作同步調相機運行時，無拖動負荷，它從電網吸取很少的有功功率，以抵償自身的損耗維持轉動。因此其電磁功率和功率因數接近于零。若忽略損耗則定產電流全為無功分量，故用它作為電網中專用的無功電源設備，故可視其為無功功率發電機。

　　調和機運行時。隨著勵磁電流的調節，其運行狀態山過勵磁正常勵磁轉入欠勵磁無勵磁運行成相反轉換時，無功功率的數值和性質隨之變化。

　　調相機的電勢方程式為，+，電勢相量1.

　　同期調相機運行時系統電壓高低，調節勵磁電流行，調節電壓確保電能質量合格。

　　3.2同步電機從發電機過渡到電動機臺并網運行的同步電機，從發電機可過渡到電動機運行。

　　同步電機作發電機運行時，其遲相狀態的轉子磁極軸線沿轉子旋轉方向超前于氣隙合成磁場的磁極曲線3，5角，原動機的驅動轉矩燦主要用來克服制動的電磁轉矩從，將機械能變為電能輸出。

　　如果逐步減少輸入發電機的機械功率，轉子的輸入轉矩將減小，功角8減少，相應的電磁功率也減小當3輸入的功率只能克服空載損耗即戶1=，發電機處于空載運行狀態，碟=，沒有有。，過勵磁正常勵磁相機電勢=，其定子繞組內電流很小可略去，即調相機為空載運行狀態。

　　流大于空載勵磁電流，定子電流超前于電壓，空電力技術行時的最大無功功率，通常由轉子額定電流值決定，并且轉子繞組的溫升不得超過限額。

　　磁電流低于空載勵磁電流，定子電流落后于電壓，其空載電勢較低，3.4同步調相機的功能眾所周知，由于電力負荷主要是大量的異步電機和變壓器，電網在重負荷時負擔著很大部分感性無功功率，因而整個電網的功率因數較低。而電網的傳輸容量是定的，0值低則能傳輸的有功功率減少。況且值低時，線路的損耗和壓降增大，電壓降低，輸電質量變壞，整個電力系統的設備利用率和效率則降低。閃此作電，中選擇適，的點般在荷樞紐點安裝調相機，并且當其運行于過勵磁狀態時，其作用等效于電容器，它的補償原理2.

　　a等值電路相量1系統電源2調相機3感性負荷0和7調相機電流沉負荷電流負荷電流有功分量負荷電流無功分量2調相機補償原理充分應用調和機的運行功能。

　　由此可調相機運行時隨著電網調壓的需要而改變運行狀態，即可充分利用它來實現電壓調整，提高電網電壓的穩定性。

　　3.5調相機無勵磁運行解析運行實踐明，調相機在切換勵磁中出現失磁時。或在正常運中突然失夫勵磁時能保持同步運行，此時其無功功率指負值，定子電壓較失磁前降低，山凸極同步電機的電磁功率肩達式可知其基本電磁功率與勵磁電流有關，附加電磁功率卻與勵磁電流無關，它是由于電機縱橫軸方向磁阻不等出現的，故也稱為磁阻功率或凸極功率，其幅值為即位隨著屯壓及的差值增加而，大。附加電磁功率的存在，說明電磁功率并不單純由轉子磁場與定子電流間的相互作用產生。當調相機在運行中失去勵磁電流時，其勵磁磁場隨之消失，勵磁電勢，=0.但該機與電網并聯著，其句5好0.片且尤。故還在磁阻功率。由丁1此，電機中只有定子電流產生的電樞反應磁場，故也稱為反應功率。對應的轉矩稱為反應轉矩。調相機運行時的有功功率即損耗與其產生的制動轉矩很小，勵磁消失后，依靠此反應轉矩仍然足以克服制動轉矩，馭動調相機與電網同步運轉。剩磁建立的同步轉矩也增加了其同步運行的穩定性。

　　付于隱極調相機，轉子有大。小齒之差別。仍然存在著尤，因此也具備無勵磁同步運行能力，卟償后的功中。閃數角0減小至02，即1.2，80從而提高了網絡輸送電力的功率因數。即對負荷所需的感性無功功率實現就地供給，從而避免遠杓輸送，即減少，線路損耗和電壓降。也充分利用，發電設備的容這是電網對調相機運行的基本需要，或者說是調相機在電網的基本功能。

　　當電網在低谷負荷運行時，電網或部分網絡出現界性無功功率超過感性無功功率感性無功負荷，網絡無功損耗之和時，即會引起電網電壓升高其中樞點電壓可能超過規定的上限值，5，1線路投運后此情況更為嚴重。此時將調相機欠勵磁運行，其作用又等效于電抗器從而平衡容性無功功率抑制和這也為實戕所止丈。

　　調相機的無勵磁運行實為欠勵磁運行的極限。其吸收無功功率的能力達到最大值。由于此時轉子勵磁繞組內無直流電流，調相機又保持同步運行，因此不會在轉子部件感應屯流，并不存在轉子發熱的問擺現象，其物理本質與同步發電機在運行中因失去勵磁而失步轉入兄步運疔的怙況圮+同的，些，步調相機七勵磁運行時的電磁反應功率和無功功率值，1.

　　由1可，凸極調相機無勵磁運行時的電磁反應功率可達到額定容量的20左右；用穩極發電機ff；改成的調相機其值，達到了左右而調相機的制些同步調相機無勵磁運行時吸收的無功功率序電機型號同步電抗X；X反應功率吸收無功功率驗算值實測值誤差說明由水輪發電機改用專用凸極調相機由隱極發電機改用按無勵磁運行時的實際電壓值計算。

　　按直接與電網連接忽略無勵磁運行時的實際電壓值驗算，v括號內為實測值。

　　動功率卻很小，對于水輪發電機改成的調相機，制動功率約為額定容量的34；專用凸極調相機其值約為225；隱極調相機其值更低，由此產生動功率為8801而無勵磁運行時則為613.4以。

　　僅為額定容量的1.02；其反應功率的最大值卻為4030達到制動功率的6.57倍。因此，當電網電壓偏高而調相機欠勵磁運行的降壓幅度還不夠時，可以將勵磁電流降到零，采用無勵磁的運行狀態，依靠反應轉矩少穩記運行，即能進步降低屯1.述降壓幅度與電網結構系統運行方式負荷潮流以及調相機容量大小有關。例如實測界變電站中，臺外52型5.51由汽輪發電機改成的調相機，當運行狀態改變時，其無功功率變化對該站01和2201級母線電壓的調節情況，2，無功功率定高壓側電運行工況220kV過勵茲此時磁場電阻已達到最大值。

　　調相機無勵磁運行時，吸收電網的無功功率2值，可按下式估算。

　　1直接與電網聯接時經變壓器電網聯接時工調相機勾系統的聯系電抗。

　　對于具備無勵磁運行能力的調相機，在運行中發生失磁時，若其母線電壓降低的程度允許，可以讓其尤勵磁繼續運，找出失磁原因后，恢泛勵磁運，這樣可以減少開停機的操作，3.6發電機作調相機運行的可行性泣上所述。報據同步電機的逆件原發屯機改作調相機運行在理論上是可行的，在操作上是簡便壓節能等優點，故具有定的經濟效益。

　　另方面，發電機改作調相機運行，是作無功功率發屯機，轉軸不承受機械負你僅，定轉子磁拉力下運行。定轉線圈溫升均不會超過額定值。

　　3.7發電機改作調相機運行時需考慮的問限制；鐘砘塍輯除，0腓菡3瀆砘，瀆腠衷陸奮，知銣潘3陸41窩來菡砘，傘練苕。

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　　4.2鶘擗湘戽，渾砘，畫黎浮，戽，湔翌，3菩，4，3 1啡篤筮益31簦筠劉湔冊駕沛洋洚庳，涅涅，沛冊沛冊衷雄冊雄冊瀆1碑魂泠茚952，4 34筮益31簦筠劉湔冊駕陸洋洋紛，涅涅，沛冊沛冊衷雄冊雄冊瀆1碑魂泠茚，10 4.3結果分析13機組，將導水葉關閉斷水后，將發電機改作調相機常勵磁狀態運行，從屯中吸取的有功功率不相等，1號機吸取49681；賈比3號機吸取的3864大28.6，現宄其原因分析如下。

　　發電機改作調相機運行時，從電網中吸取的有功功率的多少，與各種損耗有關。

　　4.4發電機的損耗發電機在正常額定工況滯相運行時，其額定損耗是由機械損耗空載損耗銅損耗與附加損耗之和所確定的。幾種損耗要受發電機制造時采用的材質參數31構定繞機換位方式與絕緣妨；1 44.1機械損耗發電機在運行中旋轉部件的風磨損耗和軸承磨擦損耗之和稱為機械損耗，其值主要取決于轉速高低轉動部件的面加工精度和軸承的潤滑質量等，在額定轉速下，其值為定數。

　　44.2空載損耗發電機在額定電壓下運行時，定子鐵芯中要產生滯磁和渦流損耗。其值取決十定了鐵芯所采陽的硅鋼片質量材質類型幾何尺寸和比損耗大小和片間絕緣質量等，電機定后其大小還與電源頻率和磁密尚低有關，在額定電壓下其值也為定值。

　　4.4.3銅損耗發電機在運行中的銅損耗包括定子繞組銅損耗與轉子繞組銅損耗，其值大小與定轉子繞組在工作溫度下繞組直流電阻的數值和繞組中的電流大小有關。電機定后在工作溫度和定轉子額定電流下其值也為定值，可由計算確定。

　　4.4.4附加損耗發屯機的附加損耗主要包括定子繞纟1槽部附加損耗股線環流引起和定子齒諧波脈動損耗兩部分，其值與定子電流密切相關，通常利用電機相穩定短路在額定電流下求出總的短路損耗，減去定轉子銅損耗和機械損耗后求得。

　　綜合上述幾種損耗的產生與影響因素可知，13號機扯然屬種機觀但由廠制造廠家+吣對電機設計的結構材料和參數運用及其制造工藝與水平肯定是不完全相同的。因此13號機作調相運行時從電網中吸取的有功功率就不盡相等，原因之就在4.5水輪機的損耗7尺輪機的效率曲線與輸出功率有關，功率最大時其效率最損耗最少。調相運行時輸出功率為零，損耗最大。產生該損耗的原因主要是導葉關閉斷水后還有漏水，轉輪浸在水中旋轉，其所需能量亦由電機定子從電吸取。由十1和3號水輪機的制造廠家不同，上列漏水轉輪形線加工精度與浸在水中的深度不同等，致使兩臺水輪機在調相運行時的損耗肯定是不相等的。導致電機定子從電網吸取的有功功率也就不等，這是原因之。

　　綜合上述12兩點的論述，由于13號發電機組不相等，因此，在作調相運行時電機定子從電網吸取廠的。

　　4.6調相機的形曲線由試驗結果繪制的調相機的形曲線3.

　　由3可，正常，時調相機下轉第9頁電力技術根據設備健康狀況分析，制訂和調整設備大修計劃=依據設備健康狀況分拆發現設備不能滿足商調查產品質量問。

　　設備大修計劃周期原則上不少廠廠商保證的檢修周期，經設備健康狀況分析運行良好時，應延長大修周期。

　　設備大修必須有目的，即有設備健康診斷分析結果，并根據診斷分析情況安排檢修般不允許進行檢查性大修杏找前大缺阽除外。

　　對些設備部件使用壽命有科學規定，到期必須更換的，安排記期大修。

　　4其它應根據電力設備技術發展及，調整電氣設備檢修策略和檢修制度，收稿曰期2，01上接第6頁的定子電流最小，此時調相機從電網吸取的有功功率最少。之后。若減小轉戶電流則調相機為欠勵磁運1左側并隨勵磁屯流減小欠勵磁深度增加，定子電流，大，此時，調相機從電網吸取的有功功率無明顯規律。因為定子電流增加，銅損增加；但定戶電壓廠降，鐵損減少，1廠兩者1攖抵消，因此變化不明顯。但在過勵磁狀態右側就非常明顯，由于定轉子電流都增加后，銅損均增大，同時定子電壓也，高。其鐵損相應，大，者疊加必導致調相機從電網吸取的有功功率增大3和4.

　　47降壓效果調相機欠勵磁運行是降低系統電壓簡便易行的種手段，與采用發電機進相運行調壓類似，但調相機無失穩問。在本次試驗中因受條件所限，作的欠勵磁深度較淺，僅吸收5101無功功率。1號機在吸收10河1無功功率時，與正常勵磁狀態相比較，2201側電壓下降了1.363.3效果顯著。3號機在作欠勵磁試驗〃12機無功功率相應，加，致使電壓未能下降，無法比較。但分析認為3號機與1號機容量相等，在同電站主接線相同，其降壓效果應與1號機的基本致或接近。

　　48試驗結語試驗結果明，將水輪機的導水葉關閉斷水，讓發電機轉入調相機運行，操作簡便安全可靠。從操作轉移到作調和機占常勵磁欠勵磁過勵磁試駘完成再恢復帶額定負荷運行僅需約。！。

　　將發電機改作調相機運行記，從電吸取的有功功率的多少，與電機損耗水輪機損耗者的制造質量導水葉關閉狀態及尾水高低等均有關系，要經試驗測定。本次測定的1號機在正常勵磁狀態為4968，34機在相同狀態下為38641認從試驗好。因為無論在欠勵磁或過勵磁狀態。吸收或發出相同的無功功率10肛時，3號機的定轉子電流均比1號機的要小，相應的損耗較小，比較經濟。

　　4.9經濟分析某電廠以前庫沖砂時，要將全廠3臺40刖認發電機組全停。關閉球閥后。才能汗！人壩閘門沖砂，沖砂完畢5再關閉閘門蓄水開機發電。每次沖沙需1 2.平均年約沖10次。少發電量約為120240萬成1經試驗在痄區綸沖砂時。將水輪機導水葉關閉斷水讓發電機改作調相機運行，不停機，免去了系列操作。不僅竹，省工。，玎減少能源消耗據試驗測定在庫區沖沙時臺機全改作調相機在正常勵磁狀態運行，從電網吸取的有功功率總計為126961.僅為庫區沖砂時臺機全停能源消耗的10.58，經濟效益顯著，同時還可避免因倒閘操作不當或不慎造成的事故或故障。

　　5結論水力發電廠的水輪發電機組，庫區需沖砂時將水輪機的導水葉關閉斷水，讓發電機轉入調相機運行的方式，在理論上應用了電機的可逆性原理；操作簡便安全可靠；能源消耗少，經濟效益高；當電網需要調壓時還可以改變調相機的勵磁。使之欠勵磁或過勵磁狀態運，調節系統電壓。確保電能質量，社會效益顯著。與上述類似的水電廠均可推廣采用。

　　1周德貴，鞏北寧。同步發電機運行技術與實踐。北京中國電力出版社，19965第1版。

　　2.胡嗣彭。同步電機運行方式的分析。成都成都科技大