CP0560在电力系统中并联运行的发电机-变压器组中变压器变比误差对发电机运行情况的影响分析

2009年中国电机工程学会年会 在电力系统中并联运行的发电机-变压器组中变压器变比误差 对发电机运行情况的影响分析 韩爱莲1，田刚2 （大唐太原第二热电厂，山西 太原 030041） An Analysis on the Influence of Transformer Ratio Error on Generator Function in the Parallel-Connected Series of Generator and Transformer in Electric System HAN Ai-lian1,TIAN Gang2 (China Datang Corporation,Taiyuan Second Thermal Power Plant Taiyuan 030041,China.)

〔摘要〕结合实际工作中发现的问题，分析了在电力系统中同一电压母线上并联运行的发电机-变压器组中，变压器变比有误差时对发电机组运行造成的影响，同时指出在发电机容量、参数相同的情况下，应尽量选用相同型号和参数的主变压器，保证变压器有相同的变比；若发电机容量、额定电压不同时，应保证同一母线上并联运行的发电机-变压器组中变压器的高压侧额定电压相同。 〔关键词〕变压器；变比不同；对发电机-变压器组运行的影响 Abstract: Considering the problems in practical work, the author analyzes the influence of transformer ratio error on generator function in the series of generator and transformer

parallel-connected on the same voltage busway in electric system. The author points out that in the condition of same generator capacity and parameter, same type of generator should be used to keep the transformer in same variation; if the generator capacity and rated voltage are different, rated voltage of the high pressure side should be kept same in the parallel connected series of generator and transformer. Key words: generator; ratio error; influence on the function of generator and transformer series

绝大部分发电机、发电机-变压器组或大型变压器都是并列在电力系统中运行的，这样可以提高供电的可靠性及电能质量，合理的利用动力资源及发电设备。但是并列运行的发电机、变压器等电气设备都必须得满足一定的条件，如:对于在同一电压母线上并联运行的发电机来说，其发电机出口额定电压必须相同；对于在相同公共母线上并联运行的变压器来讲，应满足变比相同，且一、二次额定电压分别相等，变压器的连接组别相同，短路电压的标么值相等的一系列条件；对于在同一高压母线上并联运行的发电机-变压器组来说，其变压器的高压侧额定电压值应相等或接近相等，否则将影响其相应发电机及其厂用电系统的正常运行，下面以我厂实际工作中遇到情况进行分析说明。 1 实际工作中发现的问题

我厂有三台200MW和两台300MW发电机组，主接线方式均为发电机—变压器—线路组，其中的三台200MW发电机组的发电机型号相同，容量及各额定参数均相同，电气主接线系统如下图所示： 在图示的这三台200MW机组中，#9发电机组和#7、#8发电机组不是同期扩建的， #9发电机组投产运行后，发现并联在同一个220KV系统母线上的#7、#8、#9机组在运行中，#9发电机正常情况下输出的无功功率较#7、#8发电机的明显大的很多（较#7、#8发电机大50~70Mvar），其厂用6KV系统电压还明显偏低（较#7、#8机组6KV系统电压低0.1~0.2KV），而且#9发变组各运行参数（发电机定、转子电流，主变电流、主变、高厂变温度，发电机滑环碳刷温度等等）均偏高，对于机组的安全稳定和经济运行不利。经分析检查发现主要是由于#9主变选用的生产厂家和#7、#8主变的生产厂家不同，其高压侧

12009.11.25-27中国·天津 （220KV侧）额定电压也有所不同，使并联在同

不同对发电机组运行的影响 #9主要

一个220KV系统母线上的#7、#8、#9发电机—变压器组在发电机出口额定电压相同的情况下，各主变压器实际运行的电压变比误差较大造成的（#7、#8主变压器的额定电压为230±2×2.5%/15.75KV，电压分接头位置在“三”上，相应额定电压值为230KV；而#9主变压器的额定电压为242±2×2.5%/15.75KV，电压分接头位置在“四”上，实际额定电压值为242-1×2.5%=235.95KV上，这使得#7、#8主变压器实际运行中电压变比为230/15.75，而#9主变压器实际运行中电压变比为235.95/15.75，变比相差为2.5%）。 2 主变压器变比不同变比的大容量变压器（上述#7、#8、变压器容量均为240000KVA）在同一个220KV系统母线上并联运行，对各发电机组主造成以下影响：①使并联运行的各发电机—变压器组中各发电机组的无功功率得不到均衡合理的分配。在相同220KV系统母线电压下，变比较大的变压器相应的发电机机端电压总是偏低，达不到额定值，为了能满足额定电压的要求，发电机的励磁调节器自动增加发电机励磁，使发电机需要接带很大的无功负荷才能基本维

持其机端电压，从而使其相应的发电机定、转子电流都偏大，机组各部分及励磁系统设备运行温度偏高，发热和损耗均增加；而变比较小的变压器由于在相同220KV系统母线电压下相应的发电机机端电压总是偏高，则发电机无功出力就很小，从而使各机组无功负荷分配不合理，不利于安全和经济运行；②造成变比偏大的变压器相应的发电机组的厂用系统6KV母线电压总是偏低（有时达不到额定值），对厂用系统设备的正常运行不利，不仅增加了厂用电的损耗，而且相对来说也降低了发电机的效率；③对220KV系统调压要求也不容易满足。在相同220KV系统母线电压下，由于变压器的变比存在较大误差，有的发电机出口电压已超过额定电压，其励磁调节器将自动减少发电机的励磁输出，从而降低发电机出口电压；而有的发电机则出口电压还未达到额定电压，其励磁调节器将自动增加发电机的励磁输出，从而增加发电机出口电压，两者对系统电压的调节作用正好相反，形成矛盾，造成恶性循环，不符合系统电压调整的要求。

22009年中国电机工程学会年会 3 改变#9主变压器分接头后运行情况的改善 程中

整

万

母线上并联运

在发现上述问题后，在#9机组停机小修过对#9主变的分头位置进行了调整，电压分接头位置由“四”调至“五”上，实际额定电压值由242-1×2.5%=235.95KV调至242-2×2.5%=229.9KV，使其变比由235.95/15.75调为229.9/15.75，与#7、#8主变的变比230/15.75基本相同，变比误差由2.5%减小为0.042%， 使#7、#8、#9主变基本能在相同的变比下运行，进而使#9发变组运行中各参数有很大幅度的改善，从实际运行情况观察结果看，发电机接带有功负荷相同的情况下，所接带的无功功率从70Mvar~100 Mvar降为20Mvar~30Mvar，使#9主变高压侧电流减小约10A左右，主变低压侧电流减小约100~200A，厂用6KV系统母线电压也明显提高（0.1~0.2KV），一般维持在6.2~6.3KV运行，在接带厂用机械相同的情况下，厂用电系统所需有功负荷降低约200KW，#9主变、高厂变运行温度平均降低5℃~8℃，#9发电机的副励磁机输出电流降低8A左右，副励磁机定子温度降低约8~10℃，发电机滑环碳刷温度最高点的温度降低约10℃左右，大大改善了机组的运行参数，提高了机组运行的安全性；在节能降耗方面效果也比较明显，仅按在接带厂用机

械相同的情况下，厂用电有功负荷平均降低200KW这一项计算，每年就可节约用电170多度，每度电仅按0.25元计算，就可节约40多万元（200KW×24小时×365天×0.25元/度电=43.8万元），而且运行参数的改善还将延长发变组及厂用系统设备的使用寿命；同时使并列运行在同一条220KV母线上的各发电机组的无功负荷得到优化合理的分配，满足了220KV系统的调压要求，减少了输电线路的损耗，对保障电力系统安全供电和经济运行都有很有利，具有良好的经济效益和社会效益。 由此可见对于在电力系统中同一行的发电机-变压器组，在发电机容量、参数相同的情况下，应尽量选用相同型号和参数的主变压器，保证变压器有相同的变比，若变比不同时，应通过调整电压分接头等等方法尽可能减小变比的误差，一般要求并联运行的变压器变比间的误差不应超过0.5%；若发电机容量、额定电压不同时，应保证同一母线上并联运行的发电机-变压器组中变压器的高压侧额定电压相同，这样才能有利于各发电机—变压器组的长期安全、经济和稳定运行。

3