核心提示：　　QFSN-300-2-20B型350MW汽輪發(fā)電機(jī)是我公司總結(jié)第一代、第二代300MW汽發(fā)產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，成功運(yùn)用成熟技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，并引進(jìn)消化吸收西屋、日立等公司先進(jìn)技術(shù)，新研制開(kāi)發(fā)的350MW汽輪

　　QFSN-300-2-20B型350MW汽輪發(fā)電機(jī)是我公司總結(jié)第一代、第二代300MW汽發(fā)產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，成功運(yùn)用成熟技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，并引進(jìn)消化吸收西屋、日立等公司先進(jìn)技術(shù)，新研制開(kāi)發(fā)的350MW汽輪發(fā)電機(jī)。該型號(hào)第一臺(tái)產(chǎn)品是為貴州安順電廠生產(chǎn)的，為了考核驗(yàn)證該電機(jī)的設(shè)計(jì)性能和制造質(zhì)量是否滿足設(shè)計(jì)、合同的要求，該型號(hào)發(fā)電機(jī)在廠內(nèi)進(jìn)行了全面的型式試驗(yàn)。第一臺(tái)發(fā)電機(jī)于2002年1月圓滿完成了廠內(nèi)型式試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，有用戶代表參加見(jiàn)證，還邀請(qǐng)了國(guó)內(nèi)有關(guān)電廠、設(shè)計(jì)院、電力局及大專院校的專家參觀指導(dǎo)，試驗(yàn)結(jié)果表明，各項(xiàng)性能完全達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和合同要求。本文主要介紹型式試驗(yàn)裝備、試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)結(jié)果分析等情況。

　　2試驗(yàn)裝備大型汽發(fā)產(chǎn)品的型式試驗(yàn)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它不僅是對(duì)產(chǎn)品性能的檢驗(yàn)，同時(shí)也是對(duì)試驗(yàn)裝備的考驗(yàn)，試驗(yàn)裝備必須安全可靠。型式試驗(yàn)時(shí)需要的試驗(yàn)裝備主要有主電源系統(tǒng)和拖動(dòng)系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、二次循環(huán)水系統(tǒng)、氫油水系統(tǒng)及測(cè)試系統(tǒng)等。

　　2.1主電源系統(tǒng)和拖動(dòng)系統(tǒng)350MW汽發(fā)型式試驗(yàn)主電源系統(tǒng)采用大型試驗(yàn)站1號(hào)機(jī)、2號(hào)機(jī)組成的變頻系統(tǒng)，為8500kVA同步拖動(dòng)電機(jī)提供電力電源。供電原理見(jiàn)。

　　供電原理圖這套變頻機(jī)組的供電原理是：用電抗器先將大型試驗(yàn)站4機(jī)啟動(dòng)起來(lái)。用4機(jī)將2機(jī)開(kāi)起來(lái)后，2機(jī)并網(wǎng)。用2開(kāi)1機(jī)形成一套4000kW的變頻電源，通過(guò)一系列的轉(zhuǎn)換，至汽發(fā)試驗(yàn)站向8500kVA拖動(dòng)電機(jī)供電，拖動(dòng)電機(jī)與齒輪箱聯(lián)接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。汽發(fā)試驗(yàn)站Um2勵(lì)磁柜提供8500kVA拖動(dòng)機(jī)勵(lì)磁；大型試驗(yàn)站3Z2直流機(jī)通過(guò)兩個(gè)試驗(yàn)站之間的連接母線向350MW汽發(fā)勵(lì)磁。

　　為保證這套變頻電源安全可靠，采取了以下安全措施：使1直流機(jī)作為電動(dòng)機(jī)，保證了試驗(yàn)安全可靠。

　　檢查大型試驗(yàn)站與超速間和汽發(fā)站之間的高壓、低壓線路（包括控制、測(cè)量線路）。

　　檢超速間高壓回路的聯(lián)絡(luò)油開(kāi)關(guān)（它是連接新老試驗(yàn)站高壓回路的重要開(kāi)關(guān)），包括同步性，插人深度等。

　　2.2供油系統(tǒng)由于試驗(yàn)時(shí)發(fā)電機(jī)軸承潤(rùn)滑和密封油系統(tǒng)、拖動(dòng)機(jī)及齒輪箱等都需要油源，廠內(nèi)試驗(yàn)時(shí)供油系統(tǒng)由汽發(fā)試驗(yàn)站上油箱、油冷卻器、油過(guò)濾器、下油箱、齒輪油泵三臺(tái)（其中一臺(tái)作為事故和備用油泵）組成。試驗(yàn)時(shí)通過(guò)各控制閥門(mén)的開(kāi)、閉，保證發(fā)電機(jī)整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中用油。

　　2.3二次循環(huán)水系統(tǒng)試驗(yàn)所用的二次冷卻水，由三臺(tái)水泵作為二次冷卻水循環(huán)水泵，采用由廠區(qū)供水系統(tǒng)部分循環(huán)使用的方式，通過(guò)適量排水及由廠區(qū)補(bǔ)充冷卻水，保持試驗(yàn)時(shí)發(fā)電機(jī)氫氣冷卻器，油冷卻器和蒸饋水冷卻器用水。

　　2.4氫油水系統(tǒng)由于被試發(fā)電機(jī)用“水氫氫”冷卻方式，它的控制設(shè)備即為氫油水控制系統(tǒng)，此次工廠試驗(yàn)氫氣控制系統(tǒng)、定子線圈冷卻水系統(tǒng)采用的是集裝式。密封油系統(tǒng)采用汽發(fā)試驗(yàn)站的密封油站。這套氫油水控制系統(tǒng)保證了該發(fā)電機(jī)工廠試驗(yàn)的順利進(jìn)行。

　　2.5測(cè)試系統(tǒng)工廠試驗(yàn)時(shí)在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中除了對(duì)各系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控外，還根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目需要對(duì)拖動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)進(jìn)行電氣量、非電氣量、熱工量的測(cè)量。試驗(yàn)中所用的儀器儀表均經(jīng)過(guò)國(guó)家計(jì)量檢定部門(mén)的校驗(yàn)，符合試驗(yàn)要求的精度等級(jí)。

　　拖動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)電氣量測(cè)量在試驗(yàn)的各種工況下，需要對(duì)拖動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的電氣量進(jìn)行測(cè)量，拖動(dòng)機(jī)的電壓、電流和輸人功率的測(cè)量，是通過(guò)在拖動(dòng)機(jī)的電源側(cè)接人兩個(gè)電壓和電流互感器，將電信號(hào)送人中控室，采用高精度的PA4400多功能數(shù)字電量?jī)x自動(dòng)測(cè)量和打印。發(fā)電機(jī)定子電壓、電流是通過(guò)接在發(fā)電機(jī)的出線端的兩個(gè)電壓和電流互感器，將電信號(hào)引人中控室測(cè)量。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流是通過(guò)接人轉(zhuǎn)子回路的分流器，采用直流毫伏表測(cè)量，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓是通過(guò)碳刷架上的一對(duì)特殊碳刷進(jìn)行測(cè)量。

　　發(fā)電機(jī)的軸振動(dòng)和軸承座振動(dòng)測(cè)量采用了德國(guó)申克公司生產(chǎn)的VB41型測(cè)振儀，同時(shí)還采用了德國(guó)申克公司生產(chǎn)的VB5500型測(cè)振儀對(duì)拖動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控。

　　溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)試驗(yàn)時(shí)發(fā)電機(jī)所有溫度量（包括定子繞組層間54個(gè)RTD、定子繞組出水54個(gè)RTD、定子鐵心17個(gè)RTD、冷熱風(fēng)溫10個(gè)RTD）由美國(guó)惠普公司HP3054數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)試。

　　發(fā)電機(jī)定子電壓、電流穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)波形，用日置公司生產(chǎn)的8804型存儲(chǔ)記錄儀測(cè)量。

　　3試驗(yàn)項(xiàng)目350MW汽輪發(fā)電機(jī)在廠內(nèi)進(jìn)行型式試驗(yàn)時(shí)，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T70641996《透平型同步電機(jī)技術(shù)要求》規(guī)定和合同所要求的項(xiàng)目進(jìn)行了試驗(yàn)，方法按GB/T1029-93《同步電機(jī)試驗(yàn)方法》進(jìn)行。其中溫升試驗(yàn)方法參照IEEE115-1995《同步電機(jī)試驗(yàn)方法》進(jìn)行。

　　3.1總裝配后運(yùn)轉(zhuǎn)前的主要試驗(yàn)項(xiàng)目在定子就位，未插轉(zhuǎn)子前，測(cè)量定子保梯電抗定子繞組冷態(tài)絕緣電阻和吸收比極化指數(shù)的測(cè)量定子繞組冷態(tài)直流電阻的測(cè)量3.2充氫狀態(tài)下的試驗(yàn)項(xiàng)目為了縮短充氫試驗(yàn)時(shí)間，采取先作發(fā)電機(jī)在空載狀態(tài)下的試驗(yàn)項(xiàng)目，然后作空轉(zhuǎn)試驗(yàn)項(xiàng)目，最后作短路狀態(tài)下的試驗(yàn)項(xiàng)目。

　　線電壓正弦性波形畸變率和電話諧波因數(shù)測(cè)定。（3）軸電壓測(cè)定空載特性曲線和空載損耗測(cè)定短路特性和雜散損耗測(cè)定4空氣狀態(tài)下的試驗(yàn)項(xiàng)目主要有三相突然短路試驗(yàn)、電壓恢復(fù)試驗(yàn)、兩相穩(wěn)態(tài)短路試驗(yàn)、兩相對(duì)中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)短路試驗(yàn)、任意轉(zhuǎn)子位置靜測(cè)法，定子交流耐壓試驗(yàn)。

　　5發(fā)電機(jī)主要性能分析5.1空載特性曲線根據(jù)空載特性試驗(yàn)測(cè)的數(shù)據(jù)得到空載特性曲線（見(jiàn)），對(duì)應(yīng)定子額定電壓時(shí)的空載勵(lì)磁電流試驗(yàn)值為828A，與設(shè)計(jì)值830.2A十分接近。

　　空載飽和特性曲線5.2短路特性曲線根據(jù)短路試驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)得到短路特性曲線（見(jiàn)），對(duì)應(yīng)定子額定電流時(shí)的短路勵(lì)磁電流試驗(yàn)值為1477A，比設(shè)計(jì)值空載飽和特性曲線5.3短路比根據(jù)空載特性和短路特性得到的定子額定電壓時(shí)的空載勵(lì)磁電流和定子額定電流時(shí)的短路勵(lì)磁電流可知短路比為0.561，比設(shè)5.4損耗和效率效率的計(jì)算采用損耗分析法。

　　測(cè)定子繞組電阻（折算至75，）和額定電流的平方相乘所得；實(shí)際計(jì)算為864……8kW，設(shè)計(jì)值為871.8kW，說(shuō)明實(shí)際測(cè)量的電阻和溫度都較準(zhǔn)確。

　　發(fā)電機(jī)機(jī)械損耗（包括通風(fēng)和風(fēng)摩損耗、軸承和油密封損耗、及電刷摩擦損耗）：采用在空轉(zhuǎn)溫升穩(wěn)定后，測(cè)量拖動(dòng)電機(jī)的輸人功率，然后用拖動(dòng)電機(jī)的輸人功率減掉拖動(dòng)電機(jī)損耗和齒輪箱損耗獲得。通風(fēng)和風(fēng)摩損耗采用降氫壓試驗(yàn)獲得，發(fā)電機(jī)機(jī)械損耗實(shí)測(cè)值為670.1kW，與設(shè)計(jì)值相差10.4%.發(fā)電機(jī)鐵耗（空載附加損耗）：空載試驗(yàn)時(shí)采用測(cè)量發(fā)電機(jī)在不同電壓下的拖動(dòng)機(jī)的輸人功率，扣除拖動(dòng)機(jī)損耗、齒輪箱損耗和發(fā)電機(jī)機(jī)械損耗，即得發(fā)電機(jī)在不同電壓下的鐵耗，在額定電壓對(duì)應(yīng)的即為發(fā)電機(jī)鐵耗，實(shí)測(cè)值為428.3kW，比設(shè)計(jì)值56087kW小23.6%，這主要是我公司采用優(yōu)質(zhì)的桂鋼片，硅鋼片的鐵損單位比損耗低于設(shè)計(jì)選取的數(shù)值。這也是效率提高的原因之一。

　　驗(yàn)時(shí)，測(cè)定發(fā)電機(jī)不同定子電流時(shí)的拖動(dòng)機(jī)輸人功率，扣除拖動(dòng)機(jī)損耗、齒輪箱損耗和發(fā)電機(jī)機(jī)械損耗、發(fā)電機(jī)定子銅耗，即得發(fā)電機(jī)在不同電流下的雜散損耗曲線，在額定電流對(duì)應(yīng)的即為發(fā)電機(jī)短路雜散損耗，實(shí)測(cè)值為684.8kW，比設(shè)計(jì)值發(fā)電機(jī)勵(lì)磁損耗（轉(zhuǎn)子銅耗、碳刷損耗、勵(lì)磁系統(tǒng)損耗）：合計(jì)為945.9kW，與冊(cè)值940.25kW接近。

　　發(fā)電機(jī)效率：用上述各項(xiàng)損耗計(jì)算得到發(fā)電機(jī)效率為98.98%，比設(shè)計(jì)值5.5發(fā)電機(jī)的溫升發(fā)電機(jī)的溫升采用等效負(fù)載法，即在空轉(zhuǎn)、空載、短路狀態(tài)下測(cè)量發(fā)電機(jī)定子繞組、定子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組的溫度。

　　定子繞組溫度：采用在定子繞組出7jC處的測(cè)量和在定子繞組層間測(cè)量?jī)煞N方法，在三種工況下的測(cè)量值，折算至額定工況定子繞組出水最高溫升為19.9K.定子繞組層間最高溫升為20.7K，兩種方法測(cè)量的溫升結(jié)果接近。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值為定子繞組出水溫升不大于30K、定子繞組（層間）溫升不大于40K.定子鐵芯溫度是在預(yù)先埋在鐵芯內(nèi)的測(cè)溫元件測(cè)量，折算至額定工況鐵芯溫升為24.8K.標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不大于74K.轉(zhuǎn)子繞組溫升采用壓降法測(cè)量，折算至額定工況轉(zhuǎn)子繞組溫升為36.8K.標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不大于64K. 6試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)及結(jié)果見(jiàn)下表：項(xiàng)目試驗(yàn)值設(shè)計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)值合同值定子繞組直流電阻（75（n）轉(zhuǎn)子繞組直流電阻（75*）空載勵(lì)磁電流（A）短路勵(lì)磁電流（A）滿載勵(lì)磁電流（A）機(jī)械損耗（kW）鐵耗（kW）定子銅耗（kW）雜散耗（kW）勵(lì)磁損耗（kW）碳刷損耗（kW）勵(lì)磁系統(tǒng)損耗（kW）總損耗（kW）效率（％）續(xù)表項(xiàng)目試驗(yàn)值設(shè)計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)值合同電樞繞組溫升（K）矣40定子鐵心溫升（K）矣74勵(lì)磁繞組溫升（K）矣64波形畸變率（％）電話諧波因數(shù)（％飛輪力矩GD2（t-m2）短路比直軸同步電抗xd（%直軸瞬變電抗x'd（%）矣30負(fù)序電抗x2（%）零序電抗\（%）直軸超瞬變電抗X"d（%）16瞬變短路時(shí)間常數(shù)T'd（s）超瞬變短路時(shí)間常數(shù)TJs）直軸齡變開(kāi)路時(shí)間T、（7結(jié)論350MW汽輪發(fā)電機(jī)型式試驗(yàn)結(jié)果證明，該發(fā)電機(jī)各項(xiàng)性能均滿足設(shè)計(jì)要求，并符合GB/T7064-1996《透平型同步電機(jī)要求》，特別是定轉(zhuǎn)子溫升低、溫升裕度大，效率篼，是新型350MW汽輪發(fā)電機(jī)的顯著特點(diǎn)。

　　通過(guò)這次型式試驗(yàn)，證明了我公司生產(chǎn)的新型350MW汽輪發(fā)電機(jī)技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)越，135MW空冷汽輪發(fā)電機(jī)氣密試驗(yàn)