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，成功運(yùn)用成熟技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計，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，成功運(yùn)用成熟技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計，并引進(jìn)消化吸收西屋、日立等公司先進(jìn)技術(shù)，新研制開發(fā)的350MW汽輪發(fā)電機(jī)。該型號第一臺產(chǎn)品是為貴州安順電廠生產(chǎn)的，為了考核驗證該電機(jī)的設(shè)計性能和制造質(zhì)量是否滿足設(shè)計、合同的要求，該型號發(fā)電機(jī)在廠內(nèi)進(jìn)行了全面的型式試驗。第一臺發(fā)電機(jī)于2002年1月圓滿完成了廠內(nèi)型式試驗。試驗時，有用戶代表參加見證，還邀請了國內(nèi)有關(guān)電廠、設(shè)計院、電力局及大專院校的專家參觀指導(dǎo)，試驗結(jié)果表明，各項性能完全達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)和合同要求。本文主要介紹型式試驗裝備、試驗項目和試驗結(jié)果分析等情況。

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

　　2.1主電源系統(tǒng)和拖動系統(tǒng)350MW汽發(fā)型式試驗主電源系統(tǒng)采用大型試驗站1號機(jī)、2號機(jī)組成的變頻系統(tǒng)，為8500kVA同步拖動電機(jī)提供電力電源。供電原理見。

　　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站4機(jī)啟動起來。用4機(jī)將2機(jī)開起來后，2機(jī)并網(wǎng)。用2開1機(jī)形成一套4000kW的變頻電源，通過一系列的轉(zhuǎn)換，至汽發(fā)試驗站向8500kVA拖動電機(jī)供電，拖動電機(jī)與齒輪箱聯(lián)接帶動發(fā)電機(jī)。汽發(fā)試驗站Um2勵磁柜提供8500kVA拖動機(jī)勵磁；大型試驗站3Z2直流機(jī)通過兩個試驗站之間的連接母線向350MW汽發(fā)勵磁。

　　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)作為電動機(jī)，保證了試驗安全可靠。

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

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

　　2.2供油系統(tǒng)由于試驗時發(fā)電機(jī)軸承潤滑和密封油系統(tǒng)、拖動機(jī)及齒輪箱等都需要油源，廠內(nèi)試驗時供油系統(tǒng)由汽發(fā)試驗站上油箱、油冷卻器、油過濾器、下油箱、齒輪油泵三臺（其中一臺作為事故和備用油泵）組成。試驗時通過各控制閥門的開、閉，保證發(fā)電機(jī)整個試驗過程中用油。

　　2.3二次循環(huán)水系統(tǒng)試驗所用的二次冷卻水，由三臺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，通過適量排水及由廠區(qū)補(bǔ)充冷卻水，保持試驗時發(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)工廠試驗的順利進(jìn)行。

　　2.5測試系統(tǒng)工廠試驗時在整個試驗過程中除了對各系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控外，還根據(jù)試驗項目需要對拖動機(jī)和發(fā)電機(jī)進(jìn)行電氣量、非電氣量、熱工量的測量。試驗中所用的儀器儀表均經(jīng)過國家計量檢定部門的校驗，符合試驗要求的精度等級。

　　拖動電機(jī)和發(fā)電機(jī)電氣量測量在試驗的各種工況下，需要對拖動機(jī)和發(fā)電機(jī)的電氣量進(jìn)行測量，拖動機(jī)的電壓、電流和輸人功率的測量，是通過在拖動機(jī)的電源側(cè)接人兩個電壓和電流互感器，將電信號送人中控室，采用高精度的PA4400多功能數(shù)字電量儀自動測量和打印。發(fā)電機(jī)定子電壓、電流是通過接在發(fā)電機(jī)的出線端的兩個電壓和電流互感器，將電信號引人中控室測量。發(fā)電機(jī)勵磁電流是通過接人轉(zhuǎn)子回路的分流器，采用直流毫伏表測量，發(fā)電機(jī)勵磁電壓是通過碳刷架上的一對特殊碳刷進(jìn)行測量。

　　發(fā)電機(jī)的軸振動和軸承座振動測量采用了德國申克公司生產(chǎn)的VB41型測振儀，同時還采用了德國申克公司生產(chǎn)的VB5500型測振儀對拖動電機(jī)和發(fā)電機(jī)振動進(jìn)行監(jiān)控。

　　溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)試驗時發(fā)電機(jī)所有溫度量（包括定子繞組層間54個RTD、定子繞組出水54個RTD、定子鐵心17個RTD、冷熱風(fēng)溫10個RTD）由美國惠普公司HP3054數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測試。

　　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型存儲記錄儀測量。

　　3試驗項目350MW汽輪發(fā)電機(jī)在廠內(nèi)進(jìn)行型式試驗時，按國家標(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目進(jìn)行了試驗，方法按GB/T1029-93《同步電機(jī)試驗方法》進(jìn)行。其中溫升試驗方法參照IEEE115-1995《同步電機(jī)試驗方法》進(jìn)行。

　　3.1總裝配后運(yùn)轉(zhuǎn)前的主要試驗項目在定子就位，未插轉(zhuǎn)子前，測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)的測量定子繞組冷態(tài)直流電阻的測量3.2充氫狀態(tài)下的試驗項目為了縮短充氫試驗時間，采取先作發(fā)電機(jī)在空載狀態(tài)下的試驗項目，然后作空轉(zhuǎn)試驗項目，最后作短路狀態(tài)下的試驗項目。

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

　　5發(fā)電機(jī)主要性能分析5.1空載特性曲線根據(jù)空載特性試驗測的數(shù)據(jù)得到空載特性曲線（見），對應(yīng)定子額定電壓時的空載勵磁電流試驗值為828A，與設(shè)計值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)短路試驗測量的數(shù)據(jù)得到短路特性曲線（見），對應(yīng)定子額定電流時的短路勵磁電流試驗值為1477A，比設(shè)計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的空載勵磁電流和定子額定電流時的短路勵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算采用損耗分析法。

　　測定子繞組電阻（折算至75，）和額定電流的平方相乘所得；實際計算為864……8kW，設(shè)計值為871.8kW，說明實際測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，測量拖動電機(jī)的輸人功率，然后用拖動電機(jī)的輸人功率減掉拖動電機(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獲得，發(fā)電機(jī)機(jī)械損耗實測值為670.1kW，與設(shè)計值相差10.4%.發(fā)電機(jī)鐵耗（空載附加損耗）：空載試驗時采用測量發(fā)電機(jī)在不同電壓下的拖動機(jī)的輸人功率，扣除拖動機(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，在額定電壓對應(yīng)的即為發(fā)電機(jī)鐵耗，實測值為428.3kW，比設(shè)計值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)計選取的數(shù)值。這也是效率提高的原因之一。

　　驗時，測定發(fā)電機(jī)不同定子電流時的拖動機(jī)輸人功率，扣除拖動機(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，在額定電流對應(yīng)的即為發(fā)電機(jī)短路雜散損耗，實測值為684.8kW，比設(shè)計值發(fā)電機(jī)勵磁損耗（轉(zhuǎn)子銅耗、碳刷損耗、勵磁系統(tǒng)損耗）：合計為945.9kW，與冊值940.25kW接近。

　　發(fā)電機(jī)效率：用上述各項損耗計算得到發(fā)電機(jī)效率為98.98%，比設(shè)計值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處的測量和在定子繞組層間測量兩種方法，在三種工況下的測量值，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)的測溫元件測量，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試驗結(jié)果試驗結(jié)果數(shù)據(jù)及結(jié)果見下表：項目試驗值設(shè)計值標(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*）空載勵磁電流（A）短路勵磁電流（A）滿載勵磁電流（A）機(jī)械損耗（kW）鐵耗（kW）定子銅耗（kW）雜散耗（kW）勵磁損耗（kW）碳刷損耗（kW）勵磁系統(tǒng)損耗（kW）總損耗（kW）效率（％）續(xù)表項目試驗值設(shè)計值標(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瞬變短路時間常數(shù)T'd（s）超瞬變短路時間常數(shù)TJs）直軸齡變開路時間T、（7結(jié)論350MW汽輪發(fā)電機(jī)型式試驗結(jié)果證明，該發(fā)電機(jī)各項性能均滿足設(shè)計要求，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。

　　通過這次型式試驗，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