摘要：探討了發(fā)電機改調(diào)相機的各種啟動方式及存在的問題，并提出了一種新的啟動方式——變頻器啟動方式。 關(guān)鍵詞：發(fā)電機 調(diào)相運行 變頻器啟動 1　發(fā)電機改調(diào)相機的意義 　　 四川電網(wǎng)豐水期水電廠棄水嚴重，要求盡可能減少火電開機，但位于負荷中心的火電機組大量停運后，電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定水平大大降低，限制了線路輸送潮流并直接威脅電網(wǎng)安全運行。為了進一步提高電網(wǎng)安全運行水平，同時努力多發(fā)水電，在電網(wǎng)負荷中心開展發(fā)電機組調(diào)相運行工作是十分必要的。成都熱電廠位于電網(wǎng)負荷中心，將25 MW發(fā)電機調(diào)相運行可以有效地穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。發(fā)電機由系統(tǒng)提供少量有功，在高峰負荷時發(fā)電機發(fā)感性無功，在低谷負荷時發(fā)電機吸收感性無功。 2　發(fā)電機改調(diào)相機的技術(shù)方案、措施 　　 汽輪發(fā)電機改調(diào)相機運行可供選擇的啟動方式主要有：設(shè)輔助電動機帶發(fā)電機啟動；變頻同步啟動；變頻異步啟動等方法。 2．1　設(shè)輔助電動機帶調(diào)相機啟動 　　 對于發(fā)電機改為永久性調(diào)相機可采用此方案，可將汽輪機拆下，裝設(shè)輔助電動機。對于臨時性調(diào)相機不采用此方案，因為此方案需增加投資，且輔助電動機無法與發(fā)電機連接。 2．2　變頻同步啟動 　　 該方案采用一臺發(fā)電機作為啟動機組，另一臺發(fā)電機作為調(diào)相機，該兩臺發(fā)電機與系統(tǒng)解列，但該兩臺機需有電氣連接，啟動機組啟動前需用備用勵磁機向這兩臺機提供勵磁電流，啟動機組勵磁電流約為額定空載勵磁電流的100％，調(diào)相機的勵磁電流約為額定空載勵磁電流的50％。啟動機組用汽輪機沖轉(zhuǎn)后緩慢提速，同時增加調(diào)相機勵磁電流，使之隨轉(zhuǎn)速逐步增加。在勵磁電流增加過程中應(yīng)密切關(guān)注這兩臺發(fā)電機電壓，使電壓不要超過允許值。當機組轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速后，升高啟動機組和調(diào)相機的主勵磁機輸出電壓，使之與備用勵磁機輸出電壓一致，此時將主勵磁機與備用勵磁機并聯(lián)運行供給發(fā)電機勵磁電流，逐漸增加主勵磁機的輸出電流同時減少備用勵磁機的輸出電流，直至完全由主勵磁機提供發(fā)電機勵磁電流，然后切除備用勵磁機。在110 kV或220 kV系統(tǒng)中母聯(lián)開關(guān)處與系統(tǒng)并列，可采用準同期并列。并列后根據(jù)調(diào)度安排啟動機組繼續(xù)運行或停機備用。 　　 該方案屬于同步啟動，對發(fā)電機沖擊較小，是目前最成熟的、最安全的方案，電廠必須有兩臺備用勵磁機。而成都熱電廠僅有一臺備用勵磁機，需增加一臺備用勵磁機或一套可控硅整流勵磁調(diào)節(jié)裝置。 2．3　變頻異步啟動 　　 該方案基本同變頻同步啟動，區(qū)別在于調(diào)相機組在啟動前不加勵磁電流，需將調(diào)相機組勵磁繞組短路，增設(shè)一臺短路開關(guān)。 　　 在調(diào)相機啟動過程中定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場存在轉(zhuǎn)差，會產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩，同時由于磁阻效應(yīng)存在同步轉(zhuǎn)矩，該兩轉(zhuǎn)矩之和將調(diào)相機啟動。在升速過程中同步轉(zhuǎn)矩會增加，當同步轉(zhuǎn)矩足以克服制動轉(zhuǎn)矩時，發(fā)電機將進入同步運行狀態(tài)。但調(diào)相機由異步進入同步需一定的時間。在異步運行階段，發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯和線圈會產(chǎn)生滑頻電流，在滑差較小時，轉(zhuǎn)子鐵芯渦流遍布轉(zhuǎn)子本體，較為分散，不會對轉(zhuǎn)子造成大的危害，當滑差較大時，轉(zhuǎn)子表面存在集膚效應(yīng)，渦流集中在轉(zhuǎn)子表面，對轉(zhuǎn)子有一定的危害。 　　 在以上方案中，應(yīng)優(yōu)先選用變頻同步啟動方案，變頻異步啟動方案尚需作進一步研究方可實施。 3　發(fā)電機改調(diào)相機運行存在的問題 　　 1）電廠僅有一臺備用勵磁機，而變頻同步啟動時需要兩臺備用勵磁機； 2）油系統(tǒng)需增加一臺低壓油泵； 　　 3）發(fā)電機全停運，作調(diào)相機運行的發(fā)電機需專門啟用一臺循環(huán)水泵提供發(fā)電機冷卻介質(zhì)，相關(guān)公用設(shè)備要參加運行，運行成本較高； 　　 4）發(fā)電機有功表需改造成雙向表，需加裝電度表計量因調(diào)相運行消耗的電量； 　　 5）調(diào)相運行的發(fā)電機對輪和汽輪機對輪需解開，并吊開汽機轉(zhuǎn)子，汽機轉(zhuǎn)子和汽缸存在保養(yǎng)問題； 6）發(fā)電機油系統(tǒng)和汽機前缸油系統(tǒng)需斷開； 　　 7）發(fā)電機作調(diào)相運行時，轉(zhuǎn)子軸向無限位，可能竄軸。 4　利用變頻器啟動調(diào)相機 　　 變頻調(diào)速主要有“高－低－高”和“高－高”變頻調(diào)速兩種，“高－低－高”變頻調(diào)速裝置將50 Hz交流變成低壓，經(jīng)整流后，用IGBT逆變成可調(diào)頻率的正弦波，用變壓器升壓?！案撸摺弊冾l調(diào)速裝置則少了一級變壓器，用堆波方式串聯(lián)形成高電壓。目前基本上均采用“高－高”變頻方式。 　　 “高－高”變頻調(diào)速裝置由切分裝置（輸入隔離變壓器）、變換裝置（功率單元）和控制裝置組成。每個功率單元由切分裝置的二次繞組分別供電，輸出電壓為，每相多個功率單元串聯(lián)以后形成正弦波?？刂茊卧?jīng)光纖隔離串入帶高電壓的變換裝置，每個功率單元外殼電位逐級抬高形成高壓。 變頻器輸出電壓頻率可調(diào)，從0到50 Hz。用變頻器啟動調(diào)相機時，先將調(diào)相機與系統(tǒng)解列，啟動前需用備用勵磁機向調(diào)相機提供勵磁電流，調(diào)相機的勵磁電流約為額定空載勵磁電流的50％。從0 Hz開始，逐漸升高變頻器頻率和電壓，便可將調(diào)相機啟動，同時增加調(diào)相機勵磁電流，使之隨轉(zhuǎn)速逐步增加。在勵磁電流增加過程中應(yīng)密切關(guān)注調(diào)相機電壓，使電壓不要超過允許值。當調(diào)相機轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速后，升高調(diào)相機的主勵磁機輸出電壓，使之與備用勵磁機輸出電壓一致，此時將主勵磁機與備用勵磁機并聯(lián)運行供給發(fā)電機勵磁電流，逐漸增加主勵磁機的輸出電流同時減少備用勵磁機的輸出電流，直至完全由主勵磁機提供調(diào)相機勵磁電流，然后切除備用勵磁機和變頻器。在110 kV或220 kV系統(tǒng)中母聯(lián)開關(guān)處與系統(tǒng)并列，可采用準同期并列。 　　 要啟動成都熱電廠25 MW發(fā)電機，變頻器功率應(yīng)大于發(fā)電機損耗，假設(shè)發(fā)電機額定效率為98％，則總損耗為500 kW。因此只需裝設(shè)一臺容量大于500kW的變頻器便可啟動發(fā)電機。假設(shè)裝設(shè)變頻器容量為600 kW，則估計變頻器費用為100萬元。調(diào)相機啟動次數(shù)較少，若用一臺專門的變頻器啟動調(diào)相機，則利用率太低，可考慮借用電廠作其它用途的變頻器來啟動調(diào)相機。如能將電廠華能200 MW發(fā)電機組鍋爐引送風(fēng)電機改造成變頻調(diào)速，則25 MW發(fā)電機改調(diào)相運行時便可借用。因為200 MW發(fā)電機組鍋爐引送風(fēng)電機電壓為6 kV，容量大于600 k W，25 MW發(fā)電機定子電壓為6．3 kV，變頻器電壓和容量均滿足要求。當然，尚需增加電纜接線和開關(guān)設(shè)備。 　　 利用變頻器啟動調(diào)相機有如下優(yōu)點：投資省，操作簡單，啟動對電機沖擊小，啟動費用低，啟動調(diào)相機十分方便，是最好的一種啟動方式。 　　 這種起動方式還未實踐，是本人的大膽設(shè)想，作深入探討后不妨可以試一試。