百万千瓦级超超临界汽轮发电机试验站拖动系统的方案选择

2013-03-04李录强

防爆电机 2013年4期

李录强

(哈尔滨五联电气设备有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040)

0 引言

目前国内外电力设备已向超常规、超大型方向发展，百万千瓦级超超临界火电机组及核电机组等产品必将成为我国下一轮电力市场建设的主力机型。因此建设百万千瓦级超超临界汽轮发电机试验站是保证百万千瓦级超超临界汽轮发电机技术发展及安全生产运行的基础。基于百万千瓦级超超临界火电机组及核电机组等产品目前的发展状况，建设的百万千瓦级超超临界汽轮发电机试验站应适应不同容量等级的产品要求，同时要考虑到能源的节约，试验站应具有良好的扩充性。

1 设计原则

试验站拖动系统应是具有先进的电源设备及先进的检视、测量水平的百万千瓦级汽轮发电机试验站。

试验站拖动系统应在一定程度上满足百万千瓦级超超临界汽轮发电机试验要求，对试验设备要求具有扩充性。

2 拖动电机及其供电电源的选择

2.1 拖动电机功率的确定

拖动被试汽轮发电机的电机容量选择取决于被试发电机在做三相短路试验时的机械损耗和短路损耗。汽轮发电机的短路损耗包括定子、转子的基本铜耗和杂散损耗。

根据1 500MW 汽轮发电机的技术数据，定子线圈铜耗(75℃)为3 545kW，转子线圈铜耗(75℃)为4 725kW，杂散损耗为2 235kW，机械损耗为1 330kW，共计总损耗为11 835kW，即进行额定电流下的三相短路试验时所需要的拖动功率约为12 000kW。考虑到进行1700 ～1800MW汽轮发电机试验的需要及能承受一定的过载，本试验站拖动电机采用17 000kW的拖动能力。

2.2 拖动系统的多方案比较

2.2.1 采用单台异步电机的拖动方案(方案一)

本方案的示意图如图1 所示。

图1 单台异步电机的拖动方案示意图

本方案采用单台17MW 的异步电机做拖动电机，拖动电机由变频器供电适应四象限运行，变频器为17MW，用于被试汽轮发电机的起动、制动及短路试验时的负荷。

2.2.2 采用一台6MW 异步电动机、一台11MW同步电动机的拖动方案(方案二)

本方案的示意图如图2 所示。

图2 6MW 异步电动机和11MW 同步电动机的拖动方案示意图

图2 中被试汽轮发电机由一台6MW 异步电动机和一台11MW 同步电动机联合拖动。6MW 异步电机由变频器供电，用于被试汽轮发电机的起动和制动，并承担空载试验时的负荷。当进行短路试验时，11MW 同步拖动电机需挂网运行，承担短路试验时的负荷。

2.2.3 采用双异步电动机的拖动方案(方案三)本方案的示意图如图3 所示。

图3 双异步电动机的拖动方案示意图

图3 中被试汽轮发电机由一台6MW 异步电机和一台11MW 异步电机联合拖动。6MW 异步电机由6MW 变频器供电，用于被试汽轮发电机的起动、制动、空载试验及拖动功率不大于6MW的短路试验。当进行拖动功率大于6MW 的短路试验时，11MW 异步电机挂网运行与变频器供电的6MW 异步电机联合拖动，共同承担短路试验的负荷。

2.2.4 方案比较

通过对三种方案进行比较，发现各自的特点如下。

方案一操作比较简单，但是单个拖动电机及变频装置的容量巨大、制造较困难并且投资较大，在做容量低一级的汽轮发电机试验时较大的拖动电机容量会造成能源的浪费。

方案二中单个拖动电机及变频装置的容量较小，因此对电网的谐波污染较小，功率因数较高。其缺点是同步拖动电机挂网需要精确的准同期操作，为了达到精确准同期的目的，需要异步拖动电机能实现精细的转速调节及准同期装置对同期条件实现严格限制，很难操作。

方案三操作较方案一复杂，但较方案二简单，也不需要精确的准同步操作，单个拖动电机及变频装置的容量较小，并采用结构较简单的异步电机拖动，投资也比较节省。一大一小的拖动电机组合，对于不同容量等级的汽轮发电机可选择不同的拖动方案，节约能源。

已建的百万千瓦级超超临界汽轮发电机试验站选择的是方案三，采用双异步电机拖动，即一台电机由变频器供电，另一台电机挂网运行的方案。在进行拖动功率大于6MW 的短路试验时，方案三需要11MW 异步电机挂网运行。根据同步电机试验方法中可用自减速法进行短路特性试验的规定，异步拖动电机挂网运行所存在的滑差不会影响短路特性试验的参数测量。