发电机的安全运行极限与P—Q曲线优秀PPT.ppt
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1、发电机的平安运行极限发电机的平安运行极限与与PQ曲线在生产中的应用曲线在生产中的应用 河北大唐国际河北大唐国际唐山热电有限责任公司唐山热电有限责任公司摘要摘要将发电机将发电机PQ PQ 曲线图通过曲线图通过DCS DCS 系统做成系统做成监视画面,使运行人员能刚好、便利、精监视画面,使运行人员能刚好、便利、精确地了解发电机的运行状况,刚好做出调确地了解发电机的运行状况,刚好做出调整,确保机组的稳定运行。整,确保机组的稳定运行。摘要摘要本文重点阐述了将发电机的本文重点阐述了将发电机的PQ PQ 曲线图在曲线图在DCS DCS 系统上做成监视画面后,使运行人员系统上做成监视画面后,使运行人员多了一
2、种直观、便利的监视手段,从而达多了一种直观、便利的监视手段,从而达到在各种运行工况下,都能给值班人员供到在各种运行工况下,都能给值班人员供应即时、精确的参考信息。此项工作在实应即时、精确的参考信息。此项工作在实际实施过程中还须要热控人员的大力协作,际实施过程中还须要热控人员的大力协作,共同探讨,使监视画面发挥其最大效用。共同探讨,使监视画面发挥其最大效用。概述概述随着发电机组容量的不断增大,对机组各随着发电机组容量的不断增大,对机组各运行参数的监视要求更精确、刚好、全面,运行参数的监视要求更精确、刚好、全面,目前目前DCSDCS系统具备了上述要求的基本功能,系统具备了上述要求的基本功能,但尚需
3、我们进一步开发、利用这一先进的但尚需我们进一步开发、利用这一先进的监视手段,使其发挥最大作用,服务于机监视手段,使其发挥最大作用,服务于机组的运行监视。组的运行监视。一、发电机的平安运行极限一、发电机的平安运行极限在稳定运行的条件下,发电机的平安运行在稳定运行的条件下,发电机的平安运行极限确定于下列四个条件:极限确定于下列四个条件:1)1)原动机输出功率极限。原动机(汽轮机)原动机输出功率极限。原动机(汽轮机)的额定功率一般都稍大于或等于发电机的的额定功率一般都稍大于或等于发电机的额定功率而选定。额定功率而选定。2)2)发电机的额定容量,即由定子绕组和铁发电机的额定容量,即由定子绕组和铁心发热
4、确定的平安运行极限。在确定电压心发热确定的平安运行极限。在确定电压下,确定了定子电流的允许值。下,确定了定子电流的允许值。一、发电机的平安运行极限一、发电机的平安运行极限3)3)发电机的最大励磁电流,通常由转子的发热确发电机的最大励磁电流,通常由转子的发热确定。定。4)4)进相运行的稳定度。当发电机功率因数小于零进相运行的稳定度。当发电机功率因数小于零(电流超前电压)而转入进相运行时,(电流超前电压)而转入进相运行时,EqEq和和U U 之间的夹角增大,此时发电机的有功功率输出之间的夹角增大,此时发电机的有功功率输出受静态稳定条件的限制,此外,对内冷发电机受静态稳定条件的限制,此外,对内冷发电
5、机还可能受端部发热的限制。还可能受端部发热的限制。上述条件,确定了发电机参数的允许运行范围。上述条件,确定了发电机参数的允许运行范围。二、发电机的发电机的PQ 曲线曲线 在电力系统中运行的发电机,必需依据系统的在电力系统中运行的发电机,必需依据系统的状况,调整有功功率和无功功率,在确定的电状况,调整有功功率和无功功率,在确定的电压和电流下,当功率因数下降时,发电机的无压和电流下,当功率因数下降时,发电机的无功功率增大,有功功率相应削减;而当功率因功功率增大,有功功率相应削减;而当功率因数上升时,则要减小无功功率、增大有功功率,数上升时,则要减小无功功率、增大有功功率,以达到输出容量不超过允许值
6、。因此运行人员以达到输出容量不超过允许值。因此运行人员必需驾驭功率因数变更时发电机的允许运行范必需驾驭功率因数变更时发电机的允许运行范围。围。二、发电机的发电机的PQ 曲线曲线发电机发电机PQ PQ 曲线图就是表示其在各种功率因曲线图就是表示其在各种功率因数下,允许的有功功率数下,允许的有功功率P P 和无功功率和无功功率Q Q 的关系的关系曲线,又称为发电机的平安运行极限。曲线,又称为发电机的平安运行极限。发电机的发电机的PQ PQ 曲线,是在发电机端电压和冷曲线,是在发电机端电压和冷却介质温度确定,不同氢压条件下绘制的。发却介质温度确定,不同氢压条件下绘制的。发电机在额定电压、额定氢压和额
7、定冷却介质温电机在额定电压、额定氢压和额定冷却介质温度下的运行范围是度下的运行范围是PQ PQ 曲线的基础。曲线的基础。二、发电机的发电机的PQ 曲线曲线图图1 1为我公司安装的中国四川东方电机股份为我公司安装的中国四川东方电机股份有限公司有限公司300MW 300MW 水氢氢冷汽轮发电机的水氢氢冷汽轮发电机的 PQ PQ 曲线。在发电机氢压曲线。在发电机氢压0.25MPa0.25MPa、额定、额定电压电压20KV20KV、功率因数、功率因数0.850.85(滞后)时,其(滞后)时,其铭牌额定容量为铭牌额定容量为353MVA353MVA。在正常条件下运。在正常条件下运行时,发电机的最大连续输出
8、容量为行时,发电机的最大连续输出容量为388MVA388MVA。如图。如图1 1所示,表明白发电机运行受所示,表明白发电机运行受定子长期允许发热(确定了定子额定电流定子长期允许发热(确定了定子额定电流In In)、转子绕组长期允许发热(确定了额)、转子绕组长期允许发热(确定了额定励磁电流)、原动机功率、稳定极限等定励磁电流)、原动机功率、稳定极限等几方面的限制。几方面的限制。图一:二、发电机的发电机的PQ 曲线曲线发电机在欠励运行时,除了要保证并列运行的稳发电机在欠励运行时,除了要保证并列运行的稳发电机在欠励运行时,除了要保证并列运行的稳发电机在欠励运行时,除了要保证并列运行的稳定性之外,还要
9、受定子端部铁心和定子端部构件定性之外,还要受定子端部铁心和定子端部构件定性之外,还要受定子端部铁心和定子端部构件定性之外,还要受定子端部铁心和定子端部构件温升的附加限制。温升的附加限制。温升的附加限制。温升的附加限制。发电机的平安运行极限还与发电机的端电压有关。发电机的平安运行极限还与发电机的端电压有关。发电机的平安运行极限还与发电机的端电压有关。发电机的平安运行极限还与发电机的端电压有关。当发电机端电压比额定值大时,在图当发电机端电压比额定值大时,在图当发电机端电压比额定值大时,在图当发电机端电压比额定值大时,在图1 1 1 1上上上上CDCDCDCD部分将部分将部分将部分将向右移。若发电机
10、的端电压降低,向右移。若发电机的端电压降低,向右移。若发电机的端电压降低,向右移。若发电机的端电压降低,CD CD CD CD 部分将向左部分将向左部分将向左部分将向左移。移。移。移。如图如图如图如图1 1 1 1所示,因发电机的允许出力不受原动机的限所示,因发电机的允许出力不受原动机的限所示,因发电机的允许出力不受原动机的限所示,因发电机的允许出力不受原动机的限制,故制,故制,故制,故PQ PQ PQ PQ 曲线的上面曲线的上面曲线的上面曲线的上面BC BC BC BC 部分不再是一水平的部分不再是一水平的部分不再是一水平的部分不再是一水平的直线段,而是由定子线棒容许的温升限制的圆弧。直线段
11、,而是由定子线棒容许的温升限制的圆弧。直线段,而是由定子线棒容许的温升限制的圆弧。直线段,而是由定子线棒容许的温升限制的圆弧。三、发电机的发电机的PQ 曲线曲线在生产中的应用在生产中的应用 1、运行监视方面、运行监视方面1)电压监视)电压监视 机组正常运行额定功率因数为机组正常运行额定功率因数为0.85(迟相),发电机通过做进相试(迟相),发电机通过做进相试验,具备在额定功率因数为验,具备在额定功率因数为0.85(迟(迟相)相)0.95(进相)范围内连续调整(进相)范围内连续调整的实力,目前我公司严格执行调度局的实力,目前我公司严格执行调度局下发的季度电压曲线,即高峰时段为下发的季度电压曲线,
12、即高峰时段为223KV230KV,平谷时段,平谷时段223KV 228KV。三、发电机的发电机的PQ 曲线曲线在生产中的应用在生产中的应用 但实际运行中由于夜间电网系统方式的变更,但实际运行中由于夜间电网系统方式的变更,但实际运行中由于夜间电网系统方式的变更,但实际运行中由于夜间电网系统方式的变更,时常出现平谷时段电网电压低于时常出现平谷时段电网电压低于时常出现平谷时段电网电压低于时常出现平谷时段电网电压低于223KV223KV223KV223KV,这就须要,这就须要,这就须要,这就须要值班人员刚好调整发电机的无功功率,但随着功率值班人员刚好调整发电机的无功功率,但随着功率值班人员刚好调整发电
13、机的无功功率,但随着功率值班人员刚好调整发电机的无功功率,但随着功率因数的降低,发电机的视在功率也应相应地降低。因数的降低,发电机的视在功率也应相应地降低。因数的降低,发电机的视在功率也应相应地降低。因数的降低,发电机的视在功率也应相应地降低。因此通过图因此通过图因此通过图因此通过图1 1 1 1 值班人员可以便利清晰地看到发电机值班人员可以便利清晰地看到发电机值班人员可以便利清晰地看到发电机值班人员可以便利清晰地看到发电机此时的运行点是否在允许范围内,并且通过图中几此时的运行点是否在允许范围内,并且通过图中几此时的运行点是否在允许范围内,并且通过图中几此时的运行点是否在允许范围内,并且通过图
14、中几个特殊的点可以计算出下列对应关系:个特殊的点可以计算出下列对应关系:个特殊的点可以计算出下列对应关系:个特殊的点可以计算出下列对应关系:三、发电机的发电机的PQ 曲线曲线在生产中的应用在生产中的应用功率功率功率功率因数因数因数因数COSCOS1.01.00.90.90.850.850.80.80.70.70.60.60.50.50.40.40.30.30.20.20.10.1有功有功有功有功功率功率功率功率MWMW35335331731730030026826822222 2180180141141110110808053532626无功无功无功无功功率功率功率功率MVARMVAR0 01
15、5515518618620120122226 6253253244244252252255255259259260260三、发电机的发电机的PQ 曲线曲线在生产中的应用在生产中的应用有了图有了图1 1的图形范围和上述计算数据做参考,的图形范围和上述计算数据做参考,值班人员可以精确调整发电机无功功率,值班人员可以精确调整发电机无功功率,使其功率因数低于使其功率因数低于0.850.85运行,但此时发电运行,但此时发电机的励磁电流不得超过额定值且应留意有机的励磁电流不得超过额定值且应留意有功功率与无功功率的协作,以满足随着随功功率与无功功率的协作,以满足随着随着功率因数的降低,发电机的视在功率也着功
16、率因数的降低,发电机的视在功率也应相应地降低的条件。应相应地降低的条件。三、发电机的发电机的PQ 曲线曲线在生产中的应用在生产中的应用2 2)转子线圈温度的监视)转子线圈温度的监视 大型发电机转子线圈的温度及温升的大型发电机转子线圈的温度及温升的监视,目前主要靠监视发电机冷、热监视,目前主要靠监视发电机冷、热氢的温度来实现,即冷氢温度在氢的温度来实现,即冷氢温度在35354646,热氢温度,热氢温度6565。通过图。通过图1 1的的显示能够使值班人员随时看到并熟知显示能够使值班人员随时看到并熟知图中图中AB AB 圆弧即为励磁线圈温升限制圆弧即为励磁线圈温升限制线,发电机在功率因数低于线,发电
17、机在功率因数低于0.850.85(滞(滞后)运行时,其运行点不应超出此圆后)运行时,其运行点不应超出此圆弧的限制线。通过图形协作监视发电弧的限制线。通过图形协作监视发电机冷、热氢的温度能更好地监视转子机冷、热氢的温度能更好地监视转子线圈温度。线圈温度。三、发电机的发电机的PQ 曲线曲线在生产中的应用在生产中的应用2、氢压变更时的监视、氢压变更时的监视 对于水氢氢冷的发电机,因为定对于水氢氢冷的发电机,因为定子绕组的热量是被定子线棒内的冷子绕组的热量是被定子线棒内的冷却水带走,所以,提高氢压并不能却水带走,所以,提高氢压并不能加强定子线棒的散热实力,故发电加强定子线棒的散热实力,故发电机的允许负
18、荷也就不能增大。当氢机的允许负荷也就不能增大。当氢压降低时,由于氢气的传热实力减压降低时,由于氢气的传热实力减弱,必需降低发电机的允许负荷。弱,必需降低发电机的允许负荷。三、发电机的发电机的PQ 曲线曲线在生产中的应用在生产中的应用 图图1 1中分别画出了氢压为中分别画出了氢压为0.1 MPa0.1 MPa、0.2 0.2 MPaMPa、0.25 MPa 0.25 MPa 不同氢压下的三条限制线。不同氢压下的三条限制线。假如因氢气系统的缘由发电机不能达到额假如因氢气系统的缘由发电机不能达到额定氢压,而必需降低氢压运行时,图中能定氢压,而必需降低氢压运行时,图中能使值班人员便利地看出由于降低氢压
19、而发使值班人员便利地看出由于降低氢压而发电机有功负荷必需相应地降低时发电机的电机有功负荷必需相应地降低时发电机的运行点。例如:氢压为运行点。例如:氢压为0.1 MPa0.1 MPa时时(COS=0.85COS=0.85)负荷不能超过)负荷不能超过200MW200MW;氢压;氢压为为0.2MPa0.2MPa时(时(COS=0.85COS=0.85)负荷不能超过)负荷不能超过270MW270MW。三、发电机的发电机的PQ 曲线曲线在生产中的应用在生产中的应用3、发电机进相运行的监视、发电机进相运行的监视 汽轮发电机的进相运行就是低汽轮发电机的进相运行就是低励磁运行。发电机在此工作状态下励磁运行。发
20、电机在此工作状态下运行时,它的功率因数是超前的,运行时,它的功率因数是超前的,即它从系统中吸取感性无功功率并即它从系统中吸取感性无功功率并发出有功功率。发电机通常是发出发出有功功率。发电机通常是发出有功功率和电感性无功功率,以供有功功率和电感性无功功率,以供应电感性负荷。随着电力系统的发应电感性负荷。随着电力系统的发展,电压等级的提高,输电线路的展,电压等级的提高,输电线路的加长,线路的电容电流也愈来愈大,加长,线路的电容电流也愈来愈大,它也相当于发出电感性无功功率。它也相当于发出电感性无功功率。三、发电机的发电机的PQ 曲线曲线在生产中的应用在生产中的应用在系统负荷较轻,即电感性负荷较轻时,
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