445 为满足现代化电力需求的双轴励磁汽轮发电机的开发

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为满足现代化力需求的双轴励磁汽轮发电机的开发

为满足现代化电力需求的双轴励磁汽轮发电机的开发(罗斯) 1 K I G I等俄 . AD . L A. OI要I本文叙述了过去几年在俄罗斯开发双轴异步汽轮发电机 ( S G)的理由、主要结果以及在电力系摘 AT统应用中的优点。简要地概述了近期开发的额定功率范围为 10-5 MW全水冷和全空冷 AS G的设计特点， 1- 0 3 T还给出了空冷 AS G在家厂试验台上的试验结果。 T

I键词 I电力系统；异步汽轮发电机；优点；运行；应用；设计特点；水冷；空冷；试验结果关

1引言现代化的俄罗斯电力系统的运行特点与前苏联电力系统的运行特点大不相同。在俄罗斯，由于电力行业结构的更新以及电力市场管制的解除，运行特点将要发生很大的变化。对于俄罗斯的电力系统来说，与

不是稳定性。除此之外，它们还具有其他的运行优点(下文 )见。

考虑到以上所提到的俄罗斯电力系统运行特点的变化和 A T的优点， SG设计和应用 AS G的进一步开 T发已正在进行中。

现在用于传统的同步汽轮发电机 ( T S G)的要求相比， 已发生了很多的变化，可能将来其中有一个变化是人们所期望的，以使汽轮发电机满足这些必须严格遵守

2应用于电力系统的 AS G原理 T众所周知，转子上的双轴励磁系统可实现所谓由 磁通励磁成分产生的 AS G电枢电动势的矢量控制。 T 这就意味着这个电动势的幅值和相位都可被控制。与那些传统的 S G相比， T的最大优点是其良好的 T AS G可控制性和高稳定性。当需要吸收电网无功功率时， 第二个优点特别重要。 A T的优点已被所有的试验和在 B r t sa SG us i k y hn火电厂已成功运行了超过 l年的两台 2 0 5 0 MW T AS G所证实。由于 AS G的设计和生产 1比传统的 S G要复 T艺 T

的要求。主要与以下要求有关： () 1在有功和无功载荷图没有规律工况下的可靠运行及高可用性；

() 2为提供深度吸收无功功率的可能性，尤其是在欠励区域内的高稳定性； ( )正常和异常运行工况

下的高可控性，包括 3在

电力系统发生的紧急情况和紧急情况后的恢复； () 4在其辅助系统中，包括励磁系统，需要进在行修理、试验、调整以及整定等情况下，电机尽可能继续高输出运行的可行性。 在俄罗斯大多数的电力系统、但不是所有的电力系统中，统的 S G在现有工况下，传 T能够满足那些要

杂，所以还不能够考虑用 AS G替代所有的己安装和 T

正在安装的 S G。 T的成本比 S G的成本要高出 T AS G T2￣0 0 3%。因此，在技术上和经济上， A T对 S G应用要进行衡量。 最近，已完成的调研表明，在俄罗斯电力系统中， 有相当多的火电厂(新建的和现有的已被增容改造的) 采用了 AS G。结果，使这些电厂与无功功率过剩和 T缺乏分流电抗器或其他补偿装置的电网相连。在这种场合下应用 AS G,可以取消附加分流电抗器或其他 T补偿器。

求的部分令人比较满意。但一些问题将会出现在需要吸收无功功率的情况下。实际上，由于电机运行在欠励情况下，吸收无功受稳定性的限制。因此在电站附近的电网中，应安装分流电抗器，以避免 S G的不正 T常运行。这种作法比较昂贵。但是由于前苏联在 8 0年代开发的具有双轴励磁系统的新型汽轮发电机的出 现，以及题为“步汽轮发电机”( S G)I论文的异 AT 1]发表，可能会有另一种解决方法。已有两台额定功率为 20 0 MW的汽轮发电机成功地运行在 B r t sa us i kv hn火电厂 (乌克兰 )这类汽轮发电机可用于吸收较大无。功功率要求的情况下，它受限于电枢电流的大小，而

结合可实现 F C S技术的专用电子控制设备， A T 使用安装位置接近输电线末端的 AS G效果更佳。 T 为适当地满足可调节的电力系统运行和电力市场

的需求，AS G应用在独立的发电公司是有益的。除 T

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国外大电机

此之外，这些电机还可用于一些分散的发电厂中，以 保证提供高可靠性和高质量的电能。

些电厂中，已证明其具有足够高的可靠性及良好的运行特性。因此， A T系列相比，与 SG没有明显的变化。

3俄罗斯商用 A T的开发 SG考虑到 AS G的优点和在俄

罗斯一些火电厂应用 T的方便性，在俄罗斯有一生产厂家已经开发研制了第一

度不

级为 F圾幺

行温

对 T3 WA型的 A T的定子端部区域的设计 ( SG布

置、结构及冷却方式 )应给予特别的注意，以避免在吸收无功功率期间，可能产生不允许的过热现缘。典型的 T WA型 A T 3 S G端部区域的结构示于图 2。电枢绕组、定子铁心、压板、铁心端部区域铜屏蔽、定子铁心拉杆、端部防护罩以及其他定子结构元

台商用 AS G。 T 已开发的典型的 A T结构如图 l SG所示。电机有

一

套三相电枢绕组和在电磁上对称、具有两个相同且

相互垂直的励磁绕组的转子。

件承受着高温，且需要通入冷水进行冷却。内部插入钢管的专用散热片被压入铁心段之间 (图 3示 )如所。此系统不但确保了铁心的冷却效果，还能增加其刚度， 降低振动。

图 1异步汽轮发电机的结构图

1 .主变压器磁绕组

2。发电机

3 .励磁变压器

4 .转子角位置传感器

5 .励 9 .

6励磁绕组 .

7 .自动灭磁装置

8 .自动励磁绕组短路装置

过电压保护装置 l.励磁机 O

l.励磁机 l.可控硅变频器 1 2

l。可控 3

硅变频器控制系统 1.自动励磁调节器 4

这两套励磁绕组由两个相同的可逆电力电子变频器馈电，而变频器是由双通道调节器进行控制。其中一

个通道提供有功功率 (力矩 )控制，另一个通道则图 2 T WA汽轮发电机的端部结构 31止的充水器 .静 2 .进水环 3 .励磁绕组下出线 4。励磁绕组 5。励

提供无功功率 (电压 )控制。

符合俄罗斯现有的趋势，对于新设计的汽轮发电机，避免使用氢冷，A T冷却系统被设计成全水冷 SG系统，或空冷系统。

磁绕组上出线

6,出水管

7静止的出水箱。

8定子端部护板 .

9。电枢

端部绕组 l .定子铁心 l。铁心散热片 O 1

31全水冷 A T系列 . SG全水冷系列、两极、额定功率分别为 10 6、 、10 120 3 0 2、 5 MW的 AS G ( 3 T T WA型 )近期已完成设计。 同时，还对其生产工艺进行了开发。在型号为 T W-0、全水冷 8 0 3 80 0 MW的 S G电机基础上，对这 T

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