超高壓遠距離輸電網絡不斷擴大，導致系統無功增多，如220 kV、330 kV和500 kV級的架空線路，每公里對地的容性無功分別為130kvar、400 kvar和1 000～1 300 kvar。加之，為彌補系統高峰負荷時的無功不足，在電網中還裝設了一定數量的電容器，這些電容器有時難以適應系統調節電壓的需要而及時投切。因此，在節假日或午夜等系統負荷處于低谷時，其過剩無功必導致電網電壓升高，甚至超過運行電壓容許的規定值，不僅影響供電的電壓質量，還會使電網損耗增加，經濟效益下降。發電機進相運行能吸收網絡過剩的無功功率，降低系統電壓。發電機進相運行是結合電力生產需要而采用的切實可行的運行技術，它可使發電機由改變運行工況而達到降壓的目的。僅是利用系統現有設備增加的一種調壓手段，便可擴大系統電壓的調節范圍，改善電網電壓的運行狀況。該方法操作簡便，在發電機進相運行限額范圍內運行可靠，其平滑無級調節電壓的特點，更顯示了它調節電壓的靈活性，發電機進相運行是改善電網電壓質量最有效而又經濟的必要措施之一。

1、發電機進相運行的基本原理

發電機正常運行時,向系統提供有功的同時還提供無功,定子電流滯后于端電壓一個角度,此種狀態即遲相運行.當逐漸減少勵磁電流使發電機從向系統提供無功而變為從系統吸收無功,定子電流從滯后而變為超前發電機端電壓一個角度,此種狀態即進相運行.發電機進相運行時各電氣參數是對稱的，并且發電機仍保持同步轉速，因而是屬于發電機正常運行方式中功率因數變動時的一種運行工況，只是拓寬了發電機通常的運行范圍。同樣，在允許的進相運行限額范圍內，只要電網需要是可以長期運行的。

同步發電機在低有功情況下可以無勵磁運行，此時發電機能保持同步運行，并吸收電網無功功率，但其定子電壓要下降。發電機低有功無勵磁運行是依靠反應轉矩維持同步運行的，其電磁功率包含兩部分，即基本電磁功率和附加電磁功率，基本電磁功率是由勵磁電流決定的，附加電磁功率是由轉子凸極效應確定的。當運行中失去勵磁時，電磁功率僅有附加電磁功率。

對于凸極發電機Xd>Xq，故P2m>0;當有功功率很小時，該電磁功率足以克服制動轉矩的作用而驅動發電機與電網保持同步。實踐證明，凸極發電機在無勵磁運行時的電磁反應功率可達到額定容量的20%左右，亦即發電機帶有功20% Pn無勵磁運行時不失步。此時轉子繞組無直流電流又保持同步狀態，故不在轉子繞組及各部件感應電流，不存在轉子發熱的問題。

2、發電機進相運行的限制因素

發電機進相運行會受到下列因素的限制：①發電機的靜穩定和動穩定限制;② 發電機的暫態和動態穩定限制;③ 低勵磁不穩定的限制。

3、進相運行試驗研究工作內容

發電機進相運行試驗研究主要工作如下。

3.1 改造了各試驗電廠有關無功功率等表計

發電機進相運行時，發電機吸收系統感性無功，無功功率為負，功率因數角由正變為負，功率因數具有雙向性。而以前各電廠所裝無功表計均為單向，且未裝功率因數表，因此需改造單向無功功率因數表。

3.2發電機進相運行穩定性和電壓無功研究結果

發電機進相試驗應在系統低谷負荷時段電壓偏高時進行，采用四川電網正常運行狀態下的小方式進行計算，為了提高發電機進相深度，減小發電機機端電壓對進相深度的影響，一般將電廠升壓變壓器接頭定于4檔。 把安全工程師站點加入收藏夾

在發電機進相運行試驗前對其穩定極限和無功電壓進行了計算。通過計算可知，每臺發電機靜穩定極限都是比較深的，暫態穩定極限略淺于靜穩定極限，發電機進相在暫態穩定極限范圍內能將系統電壓降低至允許范圍，降壓效果是十分顯著的。

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3.3發電機失磁異步運行時機理、現象及處理措施

發電機在進相運行試驗中，在勵磁系統調試中有可能失磁，進相至較深的進相深度時也可能轉入異步運行。因此，在試驗前應研究發電機失磁異步運行的機理、現象及處理措施。

當發電機進相運行時，隨著勵磁電流下降，電磁轉矩下降，在轉子上就會出現轉矩不平衡現象。試驗研究結果表明，發電機失磁異步運行時，①轉子表面溫度不會太高，其主要原因為轉子部件感應電流頻率較低，集膚效應不太嚴重，渦流遍布于轉子整體，不會使轉子局部出現高溫;②轉子的轉速不會無限制升高，這樣可避免轉子超速可能引起的故障或事故;③定子電壓要下降，定子電流要增加，輸出的有功至少要小于(0.5～0.6)Pn，定子電流接近或略高于其額定值;④定子邊段鐵芯和金屬結構件溫度會增加;⑤當轉子繞組開路失磁異步運行時，轉子繞組會產生瞬時過電壓和過電流，在甚低滑差(S<0.005=下異步運行時，其感應電壓是較低的，不會危及轉子繞組絕緣的安全運行。轉子繞組在某種外接電阻下，其感應電流可能會超過轉子額定電流，但不可能達到很高的危險數值，可能最高約為1.5倍額定電流值。

根據以上試驗研究結果，發電機在進相試驗中若發生失磁異步運行，不應匆忙解列停機，應盡快增加勵磁電流恢復同步，若不能恢復同步，則應將有功減低至(50～60)%Pn，同時增加勵磁電流，使發電機恢復同步。

3.4研究廠用電電壓過低對廠用負載的影響

為了研究廠用電電壓過低對廠用負載的影響，在CD電廠作了廠用電壓較低時的擾動試驗。發電機自動勵磁調節器投入運行，在有功為140 MW，進相到廠用電達到較低值時，起動一臺5500 kW給水泵電機作擾動試驗，其試驗結果表明，廠用電在起動過程中由6.0 kV降為4.8 kV，起動時間為4.6 s，起動時不影響發電機和其它輔機的正常運行。

3.5研究發電機低負荷全失磁時的機理、現象及處理措施

在GZ電廠的G電站5號和T電站13號發電機上作了研究。G電站5號發電機是在有功為10MW下進行的，將勵磁電流減至最小，然后斷開勵磁開關，此時發電機保持同步運行，實測其邊段鐵芯溫升未超標，此時廠用電電壓最低為5.82 kV，發電機在P=10 MW下可以無勵磁運行。而T電站13號發電機是在有功為20 MW下進行的，此時電機未失步，邊段鐵芯溫度也未超標，但卻受到了廠用電電壓過低(廠用電壓降為5.22 kV)的限制而不能無勵磁運行。

3.6研究發電機定子端部邊段鐵芯和金屬結構件溫度分布規律

在G電站5號發電機、T電站13號發電機、BZS電廠3號機定子端部邊段鐵芯和金屬結構件處埋設熱電偶，測量其溫度分布。G電站5號機定子上下端定子邊段鐵芯和金屬結構件處選擇一個節距，埋設在同槽異相繞組附近，測量結果表明，最高溫度在定子上壓指和邊段鐵芯第一階梯齒處，其主要原因是該機定子壓指材料為磁性材料，該處磁阻小，漏磁通大。該處溫度較高，成了發電機進相運行的限制因素。從周向看，最高溫度出現在同槽異相繞組搭接槽齒部。T電站13號發電機和BZS電廠3號機定子邊段鐵芯和階梯齒溫度均較低，最高溫度出現在第一階梯齒，因壓指材料為非磁性材料，所以壓指溫度并不高。