摘要：探討了發電機改調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。 關鍵詞：發電機 調相運行 變頻器啟動 1　發電機改調相機的意義 　　 四川電網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，電網的電壓穩定水平大大降低，限制了線路輸送潮流并直接威脅電網安全運行。為了進一步提高電網安全運行水平，同時努力多發水電，在電網負荷中心開展發電機組調相運行工作是十分必要的。成都熱電廠位于電網負荷中心，將25 MW發電機調相運行可以有效地穩定系統電壓。發電機由系統提供少量有功，在高峰負荷時發電機發感性無功，在低谷負荷時發電機吸收感性無功。 2　發電機改調相機的技術方案、措施 　　 汽輪發電機改調相機運行可供選擇的啟動方式主要有：設輔助電動機帶發電機啟動；變頻同步啟動；變頻異步啟動等方法。 2．1　設輔助電動機帶調相機啟動 　　 對于發電機改為永久性調相機可采用此方案，可將汽輪機拆下，裝設輔助電動機。對于臨時性調相機不采用此方案，因為此方案需增加投資，且輔助電動機無法與發電機連接。 2．2　變頻同步啟動 　　 該方案采用一臺發電機作為啟動機組，另一臺發電機作為調相機，該兩臺發電機與系統解列，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后緩慢提速，同時增加調相機勵磁電流，使之隨轉速逐步增加。在勵磁電流增加過程中應密切關注這兩臺發電機電壓，使電壓不要超過允許值。當機組轉速達到額定轉速后，升高啟動機組和調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運行供給發電機勵磁電流，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電機勵磁電流，然后切除備用勵磁機。在110 kV或220 kV系統中母聯開關處與系統并列，可采用準同期并列。并列后根據調度安排啟動機組繼續運行或停機備用。 　　 該方案屬于同步啟動，對發電機沖擊較小，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節裝置。 2．3　變頻異步啟動 　　 該方案基本同變頻同步啟動，區別在于調相機組在啟動前不加勵磁電流，需將調相機組勵磁繞組短路，增設一臺短路開關。 　　 在調相機啟動過程中定子旋轉磁場與轉子磁場存在轉差，會產生異步轉矩，同時由于磁阻效應存在同步轉矩，該兩轉矩之和將調相機啟動。在升速過程中同步轉矩會增加，當同步轉矩足以克服制動轉矩時，發電機將進入同步運行狀態。但調相機由異步進入同步需一定的時間。在異步運行階段，發電機轉子鐵芯和線圈會產生滑頻電流，在滑差較小時，轉子鐵芯渦流遍布轉子本體，較為分散，不會對轉子造成大的危害，當滑差較大時，轉子表面存在集膚效應，渦流集中在轉子表面，對轉子有一定的危害。 　　 在以上方案中，應優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　發電機改調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）油系統需增加一臺低壓油泵； 　　 3）發電機全停運，作調相機運行的發電機需專門啟用一臺循環水泵提供發電機冷卻介質，相關公用設備要參加運行，運行成本較高； 　　 4）發電機有功表需改造成雙向表，需加裝電度表計量因調相運行消耗的電量； 　　 5）調相運行的發電機對輪和汽輪機對輪需解開，并吊開汽機轉子，汽機轉子和汽缸存在保養問題； 6）發電機油系統和汽機前缸油系統需斷開； 　　 7）發電機作調相運行時，轉子軸向無限位，可能竄軸。 4　利用變頻器啟動調相機 　　 變頻調速主要有“高－低－高”和“高－高”變頻調速兩種，“高－低－高”變頻調速裝置將50 Hz交流變成低壓，經整流后，用IGBT逆變成可調頻率的正弦波，用變壓器升壓。“高－高”變頻調速裝置則少了一級變壓器，用堆波方式串聯形成高電壓。目前基本上均采用“高－高”變頻方式。 　　 “高－高”變頻調速裝置由切分裝置（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以后形成正弦波。控制單元經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，從0到50 Hz。用變頻器啟動調相機時，先將調相機與系統解列，啟動前需用備用勵磁機向調相機提供勵磁電流，調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，便可將調相機啟動，同時增加調相機勵磁電流，使之隨轉速逐步增加。在勵磁電流增加過程中應密切關注調相機電壓，使電壓不要超過允許值。當調相機轉速達到額定轉速后，升高調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運行供給發電機勵磁電流，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系統中母聯開關處與系統并列，可采用準同期并列。 　　 要啟動成都熱電廠25 MW發電機，變頻器功率應大于發電機損耗，假設發電機額定效率為98％，則總損耗為500 kW。因此只需裝設一臺容量大于500kW的變頻器便可啟動發電機。假設裝設變頻器容量為600 kW，則估計變頻器費用為100萬元。調相機啟動次數較少，若用一臺專門的變頻器啟動調相機，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相機。如能將電廠華能200 MW發電機組鍋爐引送風電機改造成變頻調速，則25 MW發電機改調相運行時便可借用。因為200 MW發電機組鍋爐引送風電機電壓為6 kV，容量大于600 k W，25 MW發電機定子電壓為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設備。 　　 利用變頻器啟動調相機有如下優點：投資省，操作簡單，啟動對電機沖擊小，啟動費用低，啟動調相機十分方便，是最好的一種啟動方式。 　　 這種起動方式還未實踐，是本人的大膽設想，作深入探討后不妨可以試一試。