【新疆伊犁特克斯河山口水电站1号机组进相试验】
近年来，随着我国电力行业的飞速发展，特别是工业负荷的快速增长，如何提供更加优质的电能成为摆在我们面前的一个需要深入研究的课题。电力网络大区联网、长距离、超高压等高新技术，已经大面积普及应用，如何合理调配各区域的电力资源，大幅提高电力传输容量。那么势必会大大提高了电网对无功容量的要求，无功电力是影响电能质量的一个重要因素，如何解决好无功调节问题，具有十分重要的意义。
许多电力系统的无功补偿和电压调节还在沿用传统的调节方式，主要方式有并联电抗器和并补装置，但是这些补偿方式具有补偿数值固定单一，操作复杂等缺点，不能实现电网无功的自动平滑连续控制，势必对电能质量造成影响。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，它具有调节迅速、简单高效、控制精度高，有效提高电能质量等特点。采用发电机改变运行工况而达到改变电压的目的。该方法仅仅是利用系统现有设备增加的一种调压手段，可扩大系统电压的调节范围，改善电网电压的运行状况。
1 电站及电网概况
新疆伊犁特克斯河山口水电站位于伊犁河流域特克斯河段，水库总容积1.31亿立方米，调节库容0.72亿立方米，坝后式地面厂房，电站装机容量3X47MW，年设计发电量5.72亿千瓦时。电厂的3台机组并入伊河电网，伊河电网又并入新疆电网，主要承担电网基准负荷任务。
山口水电站所在的伊河电网在伊犁州境内，近年来随着西部大开发的进展，伊犁地区工业发展迅速，民用负荷也随之增长。电网运行无功波动极大，负荷集中时，无功缺乏，电压较低。用电低谷时，无功过剩，电压偏高。在传统的电力系统中调压多采用采用并联电抗器或利用调相机来吸收过剩的无功功率，但存在设备投资大，调节速度慢，操作繁琐等缺点。目前在配备有大型发电机的各级电网中，利用发电机调节无功输出，特别是利用发电机进相运行吸收无功功率，已达到调整地区电网电压的目的，已经成为一种优选方案，该方案不需要增加任何设备，减少建设投资，利用发电机原有的励磁调压装置，通过科学计算和优化控制来实现对电压的无级平滑自动控制，利用发电机进相运行，吸收系统中过剩无功功率，使无功功率就地平衡，稳定系统电压。通过现场试验来确定发电机的进相深度，保证机组安全稳定运行。
试验机组参数：
机组型号：SF47-54/10400；额定容量：55.294MVA；额定功率因数：0.85；额定有功：47MW；额定电压：10.5kV；额定电流：3040A。
2 试验概况
1号发电机进相试验工作由恰甫其海水电厂委托新疆电力科学研究院进行，同时函请发电机、励磁厂家到现场进行相关配合，以保证试验安全性和实验结果公正性。试验工作于2011年7月22日02点正式开始，至当日08点结束，历时约6小时。
3 试验条件
1）电网运行正常，1号机组（试验机组）处于正常运行状态，2号、3号机组（本站其他机组）正常运行，便于就地提供可调节的无功，减少试验对系统的依赖和影响程度。
2）试验在晚间负荷低谷进行。
3）220kV母线运行电压调整在省调规定的上限值。
4）1号主变和1号厂低变分接头档位均在3档运行。
5）发电机本体相关测温元件应满足试验要求。
6）自动励磁调节器在“自动”位置，试验发电机所有保护、测量回路投入，低励限制值调至不受限制。
7）发电机进相运行深度受到低励保护限制时，按厂家整定方法，重新整定低励限制值。
4 励磁设定
1）失磁保护停机保护改投发信号。
2）采用临时试验程序代替原程序，解除励磁系统低励限制。
3）解除强励。
5 试验运行参数限制
1）发电机定子电流不超过额定值，即3040A。
2）发电机转子电流不低于额定值的10%，即115.4A。
3）发电机定子电压不低于0.90Ue，即360V。
4）220kV母线电压不低于省调规定的下限值234kV。
5）发电机定子线圈温度不超过120℃。
6）发电机转子绕组温度不超过125℃。
7）发电机定子铁芯温度不超过120℃。
8）最大发电功率角不应超过90°。
6 试验依据
1）《水轮发电机运行规程》DL/T751-2001。
2）《水轮发电机技术条件》GB/T7894-2001。
3）《电能质量供电电压偏差》GB/T12325-2008。
4）《SF4754/9200水轮发电机技术条件》哈尔滨电机厂有限责任公司。
5）《新疆伊犁特克斯河山口水电站1号发电机进相运行试验方案》D2-FC-1102。
7 试验仪器（见表1）
8 试验过程
8.1 进相运行静稳试验
1号发电机47MW、34.5MW、23.5MW和2.5MW四种工况下机组进相运行静稳试验，结果见表2。
发电机有功负荷控制在47MW时，进相无功为-18.87Mvar，发电机功角为51.42°，发电机的机端电压10.37kV降至9.79kV，发电机定子电流2645A升到3030A，220kV母线电压由240.7kV降至234.0kV，400V厂用母线电压由395.2V降至371.6V。从试验全过程看，发电机有功负荷47MW时，发电机进相运行深度主要受到220kV母线电压和发电机定子电流的限制。34.5MW、23.5MW和2.5MW时，发电机进相运行深度也受到220kV母线电压的限制。
79kV，发电机定子电流2645A升到3030A，220kV母线电压由240.7kV降至234.0kV，400V厂用母线电压由395.2V降至371.6V。从试验全过程看，发电机有功负荷47MW时，发电机进相运行深度主要受到220kV母线电压和发电机定子电流的限制。34.5MW、23.5MW和2.5MW时，发电机进相运行深度也受到220kV母线电压的限制。
8.2 进相运行温升试验
根据静稳试验结果，按照最大进相深度确定不同有功负荷下温升试验的进相无功，具体结果见表3。每种工况试验时间为2小时左右，在实际试验中有功和无功均有些波动，但满足试验要求。
在每种工况下温升试验开始后，间隔20分钟读取一组温度数据，各点温度在一个小时内变化小于1℃时，即认为发电机温升已稳定，读取最终温度，结束该工况温升试验。47MW、34.5MW、23.5MW和2.5MW四种工况下进行。
9 试验结果及分析
1）发电机有功负荷控制在47MW进相无功为-18.87
Mvar时，220kV母线电压由240.7kV降至234.OkV，到了下限值。
2）发电机在四种有功工况下进相运行时，发电机功角、温升等裕度较大，发电机进相运行深度主要受到220kV母线电压的限制。
3）1号主变和1号厂低变分接头档位均在3档运行时，能满足发电机进相运行要求。
10 结论
1）1号发电机进相运行的范围应不超过表4规定的值。
2）1号发电机进相运行对220kV母线电压调压效果明显。
3）1号发电机进相运行试验时，运行人员应重点监视220kV母线和400V厂用母线电压，其电压应不超过允许范围。
参考文献：
[1]姜伟，《基于无功补偿技术的探讨》.
[2]王新年，《无功功率平衡及优化补偿》.
[3]崔金鹏，《浅谈安装无功电容补偿装置改善电能质量办法和意义》.