摘要：探討了發(fā)電機(jī)改調(diào)相機(jī)的各種啟動(dòng)方式及存在的問題，并提出了一種新的啟動(dòng)方式——變頻器啟動(dòng)方式。 關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī) 調(diào)相運(yùn)行 變頻器啟動(dòng) 1　發(fā)電機(jī)改調(diào)相機(jī)的意義 　　 四川電網(wǎng)豐水期水電廠棄水嚴(yán)重，要求盡可能減少火電開機(jī)，但位于負(fù)荷中心的火電機(jī)組大量停運(yùn)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(yùn)行。為了進(jìn)一步提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，同時(shí)努力多發(fā)水電，在電網(wǎng)負(fù)荷中心開展發(fā)電機(jī)組調(diào)相運(yùn)行工作是十分必要的。成都熱電廠位于電網(wǎng)負(fù)荷中心，將25 MW發(fā)電機(jī)調(diào)相運(yùn)行可以有效地穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。發(fā)電機(jī)由系統(tǒng)提供少量有功，在高峰負(fù)荷時(shí)發(fā)電機(jī)發(fā)感性無(wú)功，在低谷負(fù)荷時(shí)發(fā)電機(jī)吸收感性無(wú)功。 2　發(fā)電機(jī)改調(diào)相機(jī)的技術(shù)方案、措施 　　 汽輪發(fā)電機(jī)改調(diào)相機(jī)運(yùn)行可供選擇的啟動(dòng)方式主要有：設(shè)輔助電動(dòng)機(jī)帶發(fā)電機(jī)啟動(dòng)；變頻同步啟動(dòng)；變頻異步啟動(dòng)等方法。 2．1　設(shè)輔助電動(dòng)機(jī)帶調(diào)相機(jī)啟動(dòng) 　　 對(duì)于發(fā)電機(jī)改為永久性調(diào)相機(jī)可采用此方案，可將汽輪機(jī)拆下，裝設(shè)輔助電動(dòng)機(jī)。對(duì)于臨時(shí)性調(diào)相機(jī)不采用此方案，因?yàn)榇朔桨感柙黾油顿Y，且輔助電動(dòng)機(jī)無(wú)法與發(fā)電機(jī)連接。 2．2　變頻同步啟動(dòng) 　　 該方案采用一臺(tái)發(fā)電機(jī)作為啟動(dòng)機(jī)組，另一臺(tái)發(fā)電機(jī)作為調(diào)相機(jī)，該兩臺(tái)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列，但該兩臺(tái)機(jī)需有電氣連接，啟動(dòng)機(jī)組啟動(dòng)前需用備用勵(lì)磁機(jī)向這兩臺(tái)機(jī)提供勵(lì)磁電流，啟動(dòng)機(jī)組勵(lì)磁電流約為額定空載勵(lì)磁電流的100％，調(diào)相機(jī)的勵(lì)磁電流約為額定空載勵(lì)磁電流的50％。啟動(dòng)機(jī)組用汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)后緩慢提速，同時(shí)增加調(diào)相機(jī)勵(lì)磁電流，使之隨轉(zhuǎn)速逐步增加。在勵(lì)磁電流增加過程中應(yīng)密切關(guān)注這兩臺(tái)發(fā)電機(jī)電壓，使電壓不要超過允許值。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，升高啟動(dòng)機(jī)組和調(diào)相機(jī)的主勵(lì)磁機(jī)輸出電壓，使之與備用勵(lì)磁機(jī)輸出電壓一致，此時(shí)將主勵(lì)磁機(jī)與備用勵(lì)磁機(jī)并聯(lián)運(yùn)行供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，逐漸增加主勵(lì)磁機(jī)的輸出電流同時(shí)減少備用勵(lì)磁機(jī)的輸出電流，直至完全由主勵(lì)磁機(jī)提供發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，然后切除備用勵(lì)磁機(jī)。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(zhǔn)同期并列。并列后根據(jù)調(diào)度安排啟動(dòng)機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行或停機(jī)備用。 　　 該方案屬于同步啟動(dòng)，對(duì)發(fā)電機(jī)沖擊較小，是目前最成熟的、最安全的方案，電廠必須有兩臺(tái)備用勵(lì)磁機(jī)。而成都熱電廠僅有一臺(tái)備用勵(lì)磁機(jī)，需增加一臺(tái)備用勵(lì)磁機(jī)或一套可控硅整流勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置。 2．3　變頻異步啟動(dòng) 　　 該方案基本同變頻同步啟動(dòng)，區(qū)別在于調(diào)相機(jī)組在啟動(dòng)前不加勵(lì)磁電流，需將調(diào)相機(jī)組勵(lì)磁繞組短路，增設(shè)一臺(tái)短路開關(guān)。 　　 在調(diào)相機(jī)啟動(dòng)過程中定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)存在轉(zhuǎn)差，會(huì)產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩，同時(shí)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(jī)啟動(dòng)。在升速過程中同步轉(zhuǎn)矩會(huì)增加，當(dāng)同步轉(zhuǎn)矩足以克服制動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，發(fā)電機(jī)將進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)。但調(diào)相機(jī)由異步進(jìn)入同步需一定的時(shí)間。在異步運(yùn)行階段，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯和線圈會(huì)產(chǎn)生滑頻電流，在滑差較小時(shí)，轉(zhuǎn)子鐵芯渦流遍布轉(zhuǎn)子本體，較為分散，不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子造成大的危害，當(dāng)滑差較大時(shí)，轉(zhuǎn)子表面存在集膚效應(yīng)，渦流集中在轉(zhuǎn)子表面，對(duì)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(dòng)方案，變頻異步啟動(dòng)方案尚需作進(jìn)一步研究方可實(shí)施。 3　發(fā)電機(jī)改調(diào)相機(jī)運(yùn)行存在的問題 　　 1）電廠僅有一臺(tái)備用勵(lì)磁機(jī)，而變頻同步啟動(dòng)時(shí)需要兩臺(tái)備用勵(lì)磁機(jī)； 2）油系統(tǒng)需增加一臺(tái)低壓油泵； 　　 3）發(fā)電機(jī)全停運(yùn)，作調(diào)相機(jī)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)需專門啟用一臺(tái)循環(huán)水泵提供發(fā)電機(jī)冷卻介質(zhì)，相關(guān)公用設(shè)備要參加運(yùn)行，運(yùn)行成本較高； 　　 4）發(fā)電機(jī)有功表需改造成雙向表，需加裝電度表計(jì)量因調(diào)相運(yùn)行消耗的電量； 　　 5）調(diào)相運(yùn)行的發(fā)電機(jī)對(duì)輪和汽輪機(jī)對(duì)輪需解開，并吊開汽機(jī)轉(zhuǎn)子，汽機(jī)轉(zhuǎn)子和汽缸存在保養(yǎng)問題； 6）發(fā)電機(jī)油系統(tǒng)和汽機(jī)前缸油系統(tǒng)需斷開； 　　 7）發(fā)電機(jī)作調(diào)相運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子軸向無(wú)限位，可能竄軸。 4　利用變頻器啟動(dòng)調(diào)相機(jī) 　　 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(jí)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(gè)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(gè)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(gè)功率單元外殼電位逐級(jí)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(dòng)調(diào)相機(jī)時(shí)，先將調(diào)相機(jī)與系統(tǒng)解列，啟動(dòng)前需用備用勵(lì)磁機(jī)向調(diào)相機(jī)提供勵(lì)磁電流，調(diào)相機(jī)的勵(lì)磁電流約為額定空載勵(lì)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(jī)啟動(dòng)，同時(shí)增加調(diào)相機(jī)勵(lì)磁電流，使之隨轉(zhuǎn)速逐步增加。在勵(lì)磁電流增加過程中應(yīng)密切關(guān)注調(diào)相機(jī)電壓，使電壓不要超過允許值。當(dāng)調(diào)相機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，升高調(diào)相機(jī)的主勵(lì)磁機(jī)輸出電壓，使之與備用勵(lì)磁機(jī)輸出電壓一致，此時(shí)將主勵(lì)磁機(jī)與備用勵(lì)磁機(jī)并聯(lián)運(yùn)行供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，逐漸增加主勵(lì)磁機(jī)的輸出電流同時(shí)減少備用勵(lì)磁機(jī)的輸出電流，直至完全由主勵(lì)磁機(jī)提供調(diào)相機(jī)勵(lì)磁電流，然后切除備用勵(lì)磁機(jī)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(zhǔn)同期并列。 　　 要啟動(dòng)成都熱電廠25 MW發(fā)電機(jī)，變頻器功率應(yīng)大于發(fā)電機(jī)損耗，假設(shè)發(fā)電機(jī)額定效率為98％，則總損耗為500 kW。因此只需裝設(shè)一臺(tái)容量大于500kW的變頻器便可啟動(dòng)發(fā)電機(jī)。假設(shè)裝設(shè)變頻器容量為600 kW，則估計(jì)變頻器費(fèi)用為100萬(wàn)元。調(diào)相機(jī)啟動(dòng)次數(shù)較少，若用一臺(tái)專門的變頻器啟動(dòng)調(diào)相機(jī)，則利用率太低，可考慮借用電廠作其它用途的變頻器來(lái)啟動(dòng)調(diào)相機(jī)。如能將電廠華能200 MW發(fā)電機(jī)組鍋爐引送風(fēng)電機(jī)改造成變頻調(diào)速，則25 MW發(fā)電機(jī)改調(diào)相運(yùn)行時(shí)便可借用。因?yàn)?00 MW發(fā)電機(jī)組鍋爐引送風(fēng)電機(jī)電壓為6 kV，容量大于600 k W，25 MW發(fā)電機(jī)定子電壓為6．3 kV，變頻器電壓和容量均滿足要求。當(dāng)然，尚需增加電纜接線和開關(guān)設(shè)備。 　　 利用變頻器啟動(dòng)調(diào)相機(jī)有如下優(yōu)點(diǎn)：投資省，操作簡(jiǎn)單，啟動(dòng)對(duì)電機(jī)沖擊小，啟動(dòng)費(fèi)用低，啟動(dòng)調(diào)相機(jī)十分方便，是最好的一種啟動(dòng)方式。 　　 這種起動(dòng)方式還未實(shí)踐，是本人的大膽設(shè)想，作深入探討后不妨可以試一試。