海南瓊中抽水蓄能電站機(jī)組發(fā)電機(jī)性能試驗(yàn)

海南瓊中抽水蓄能電站機(jī)組發(fā)電機(jī)性能試驗(yàn)符彥青;孫立群【摘要】發(fā)電機(jī)性能試驗(yàn)是評(píng)估發(fā)電機(jī)性能的一個(gè)重要方面,為指導(dǎo)機(jī)組運(yùn)行的主要依據(jù).介紹了海南瓊中抽水蓄能電站發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)性能試驗(yàn)情況,包括發(fā)電機(jī)效率試驗(yàn)、電動(dòng)機(jī)參數(shù)試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量試驗(yàn)、短時(shí)過電流試驗(yàn)、調(diào)相能力試驗(yàn)、負(fù)序電流試驗(yàn)等項(xiàng)目，試驗(yàn)結(jié)果表明海南瓊中抽水蓄能電站3號(hào)發(fā)電機(jī)效率為98.10%-98.90%,其他性能指標(biāo)都達(dá)到設(shè)計(jì)要求，證明該發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)科學(xué)合理.【期刊名稱】《水力發(fā)電》【年(卷)，期】2019(045)001【總頁數(shù)】4頁(P57-59,85)【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī);性能試驗(yàn);海南瓊中抽水蓄能電站【作者】符彥青;孫立群【作者單位】海南蓄能發(fā)電有限公司，海南?？?70100;海南蓄能發(fā)電有限公司，海南?？?70100【正文語種】中文【中圖分類】TM3120引言海南瓊中抽水蓄能電站(以下簡(jiǎn)稱海蓄電站)是海南省首座抽水蓄能電站，電站有3臺(tái)單機(jī)容量200MW的可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，主要承擔(dān)海南電網(wǎng)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用和黑啟動(dòng)等任務(wù)。海蓄電站上庫總庫容925.33萬m3，下庫總庫容843.75萬m3，設(shè)計(jì)水頭308m。海蓄電站發(fā)電機(jī)（以3號(hào)機(jī)組為例）主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：發(fā)電電動(dòng)機(jī)為立軸半傘、空冷、同步、可逆式電動(dòng)機(jī)，型號(hào)SFD200/220-16/6550；發(fā)電工況額定容量222.22（P.F.=0.9）MV?A；電動(dòng)工況額定輸出功率220（P.F.=0.975）MW；額定電壓13.8kV；額定電流9297A（發(fā)電機(jī)）、9581A（電動(dòng)機(jī)）；發(fā)電工況額定功率因數(shù)（滯后）為0.9；電動(dòng)工況額定功率因數(shù)（滯后）為0.975；額定頻率50Hz；額定轉(zhuǎn)速為375r/min；飛逸轉(zhuǎn)速為544r/min；額定負(fù)載時(shí)勵(lì)磁電壓（115。0231V（發(fā)電機(jī)）、211V（電動(dòng)機(jī)）；額定負(fù)載時(shí)勵(lì)磁電流（115。）1532A（發(fā)電機(jī)）、1395A（電動(dòng)機(jī)）。1發(fā)電機(jī)性能試驗(yàn)發(fā)電機(jī)性能試驗(yàn)是指按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及合同中規(guī)定性能要求確定的實(shí)際運(yùn)行性能，以作為考核、驗(yàn)收機(jī)組是否達(dá)到合同規(guī)定性能的意見，并作為指導(dǎo)機(jī)組運(yùn)行的主要依據(jù)。海蓄電站發(fā)電機(jī)性能試驗(yàn)主要按照GB/T1029—2005《三相同步電機(jī)試驗(yàn)方法》、JB/T8445—1996《三相同步發(fā)電機(jī)負(fù)序電流承受能力試驗(yàn)方法》、DL/T1523—2016《同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)導(dǎo)則》、GB/T17189—2007《水力機(jī)械（水輪機(jī)、蓄能泵和水泵水輪機(jī)）振動(dòng)和脈動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》、《瓊中發(fā)電電動(dòng)機(jī)合同技術(shù)規(guī)范》中對(duì)應(yīng)的要求進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)內(nèi)容主要包括：發(fā)電機(jī)效率試驗(yàn)；發(fā)電電動(dòng)機(jī)參數(shù)試驗(yàn)；溫升試驗(yàn)；GD2測(cè)量試驗(yàn)；短時(shí)過電流試驗(yàn)（定子和轉(zhuǎn)子）；調(diào)相能力試驗(yàn)；負(fù)序電流承受能力試驗(yàn)。表43號(hào)機(jī)組發(fā)電運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)UA/kVUB/kVUC/kVIA/AIB/AIC/AIFD/A8/（°母/（°）13.91913.90414.001801.67811.17799.55951.762.602429.6812發(fā)電機(jī)性能試驗(yàn)內(nèi)容2.1發(fā)電機(jī)效率試驗(yàn)發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)總損耗，P主要包括機(jī)械及通風(fēng)損耗、定子鐵芯損耗、軸承損耗、定子銅耗、雜散損耗、轉(zhuǎn)子繞組銅損（115。0、碳刷損耗、勵(lì)磁損耗。發(fā)電機(jī)效率為電動(dòng)機(jī)效率為其中，P0為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)輸出功率。海蓄電站采用量熱法推算電機(jī)的損耗，從而計(jì)算電機(jī)的效率。表1和表2分別是3號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)工況效率及電動(dòng)機(jī)工況效率實(shí)測(cè)結(jié)果。表13號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)工況效率實(shí)測(cè)額定負(fù)荷比/%發(fā)電機(jī)有功P/MW總損耗/MW發(fā)電機(jī)軸端出力/MW發(fā)電機(jī)效率r|/%100.002002.510202.51098.7690.001802.373182.37398.7080.001602.250162.25098.6170.001402.142142.14298.4960.001202.046122.04698.3250.001001.933101.93398.10發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī)合同約定工況點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果與合同保證值對(duì)比如表3所示。由表3可知，各類效率的試驗(yàn)值和合同值偏差較小，表明試驗(yàn)數(shù)據(jù)一致性較好。總體來看，發(fā)電電動(dòng)機(jī)效率試驗(yàn)結(jié)果滿足合同保證值要求。2.2電動(dòng)機(jī)參數(shù)試驗(yàn)2.2.1交軸同步電抗Xq由負(fù)載功角測(cè)定試驗(yàn)法測(cè)定交軸同步電抗Xq,即表23號(hào)機(jī)組電動(dòng)機(jī)工況效率計(jì)算額定負(fù)荷比/%電動(dòng)機(jī)入力P/MW總損耗/MW電動(dòng)機(jī)軸出力/MW電動(dòng)機(jī)效率r|/%100223.2752.465220.81098.9098218.8102.437216.37398.8996214.3442.411211.93398.8894209.8792.384207.49598.8692205.4132.358203.05598.85表33號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)效率保證及試驗(yàn)值對(duì)照％工況額定效率合同保證值試驗(yàn)結(jié)果加權(quán)平均效率合同保證值試驗(yàn)結(jié)果發(fā)電機(jī)工況98.6798.7698.4698.57電動(dòng)機(jī)工況98.8198.9098.7798.86(1)式中，U為試驗(yàn)時(shí)定子線電壓；I為試驗(yàn)時(shí)定子線電流；中為試驗(yàn)時(shí)的功率因數(shù)角；8為試驗(yàn)時(shí)的功角。試驗(yàn)在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行，在負(fù)荷穩(wěn)定情況下，測(cè)量記錄定電流、電壓、功率因數(shù)、功角，記錄如表4所示，可以求得Xq的不飽和值為0.514Q。2.2.2負(fù)序電抗X2對(duì)于電壓和電流諧波可以忽略不計(jì)時(shí)，由兩相對(duì)中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)短路試驗(yàn)測(cè)量負(fù)序電抗X2，即(2)式中，P為測(cè)量功率；IBC為兩相穩(wěn)態(tài)短路電流。按照?qǐng)D1所示進(jìn)行試驗(yàn)接線，使機(jī)組在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行；勵(lì)磁裝置輸出位于最小位置后切勵(lì)磁至手動(dòng)，投他勵(lì)電源開關(guān)；手動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，使短路線與中性點(diǎn)間連接線電流為750-1100A若干個(gè)點(diǎn)，量取開路相與短路相電壓，短路相與中性點(diǎn)之間的電流，測(cè)量有功功率和無功功率。試驗(yàn)時(shí)間不超過5min。圖1兩相穩(wěn)態(tài)短路接線示意電機(jī)負(fù)序電抗的設(shè)計(jì)值為0.2009(p.u.),其有名值為0.1722Q。負(fù)序電抗的實(shí)測(cè)值為0.1827Q,其標(biāo)幺值為0.2131(p.u.)，因此測(cè)量的相對(duì)誤差為6.11%。2.2.3零序電抗X0采用兩相對(duì)中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)短路測(cè)量零序電抗X0，即(3)式中，U0為開路相對(duì)中性點(diǎn)間的電壓；I0為短路相線端與中線點(diǎn)連線所通過的電流；P0為對(duì)于零序電壓與電流的功率。電機(jī)零序電抗的X0設(shè)計(jì)值為0.0981(p.u.)，其有名值為0.0841Q。負(fù)序電抗的實(shí)測(cè)值為0.0959Q,其標(biāo)幺值為0.111(p.u.),因此測(cè)量的相對(duì)誤差為13.14%。2.2.4數(shù)據(jù)結(jié)論參數(shù)測(cè)定試驗(yàn)測(cè)定交軸同步電抗、負(fù)序電抗和零序電抗共3個(gè)參數(shù)，測(cè)量結(jié)果及誤差如表5所示。由表5可知，試驗(yàn)測(cè)量的3個(gè)參數(shù)均具有較高的精確度，相對(duì)誤差均小于15%。表5發(fā)電機(jī)參數(shù)匯總項(xiàng)目設(shè)計(jì)值/Q設(shè)計(jì)標(biāo)幺值/(p.u.)測(cè)量值/Q測(cè)量標(biāo)幺值/(p.u.)相對(duì)誤差/%Xq0.5810.67840.5410.63136.88X20.17220.20090.18270.21316.09X00.08410.09810.09590.11114.032.3溫升試驗(yàn)發(fā)電機(jī)在穩(wěn)態(tài)工況運(yùn)行，各部位溫度在最后1h內(nèi)溫升不超過2K，發(fā)電機(jī)各部件已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。表6為3號(hào)發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)結(jié)果表明發(fā)電機(jī)各部件的溫升均滿足合同保證值要求。表63號(hào)發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)數(shù)據(jù)K部件實(shí)測(cè)溫升值合同保證值定子繞組70.1775定子鐵心58.080轉(zhuǎn)子繞組56.8675集電環(huán)53.260推力、導(dǎo)軸承最高溫度69.8752.4轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD2測(cè)量通過甩小負(fù)荷試驗(yàn)確定機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)帶20%額定負(fù)荷甩負(fù)荷停機(jī)，在加速曲線上對(duì)應(yīng)額定轉(zhuǎn)速處確定轉(zhuǎn)速上升率。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為(4)式中，3N為額定角速度；P1為額定有功功率；^3為角速度變化率。3號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD2實(shí)測(cè)為5893tm2，優(yōu)于合同保證值5300tm2。2.5短時(shí)過電流試驗(yàn)短時(shí)過電流試驗(yàn)包括定子短時(shí)過流試驗(yàn)和轉(zhuǎn)子短時(shí)過電流試驗(yàn)。定子短時(shí)過電流試驗(yàn)是發(fā)電電動(dòng)機(jī)在熱狀態(tài)下，在規(guī)定的調(diào)壓范圍內(nèi)，應(yīng)能承受150%額定電流歷時(shí)2min不發(fā)生有害變形及線圈銅焊接頭開焊等情況，試驗(yàn)曲線見圖2。轉(zhuǎn)子短時(shí)過電流試驗(yàn)是發(fā)電電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組應(yīng)能承受2倍額定勵(lì)磁電流，持續(xù)時(shí)間不小于50s，試驗(yàn)曲線見圖3。2個(gè)試驗(yàn)結(jié)束后，分別停機(jī)檢查了定子鐵心繞組和勵(lì)磁繞組，均沒有發(fā)現(xiàn)變形及焊點(diǎn)開焊等情況。圖23號(hào)發(fā)電機(jī)定子短時(shí)過載1.5倍額定電流試驗(yàn)曲線圖33號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過載2倍額定勵(lì)磁電流試驗(yàn)曲線2.6調(diào)相能力試驗(yàn)由于設(shè)備在線運(yùn)行限制原因，試驗(yàn)沒有達(dá)到本機(jī)組設(shè)計(jì)深度，觸發(fā)限值為機(jī)端電壓達(dá)到電廠設(shè)定的高壓限值(105%UN=14.5kV)。2.7負(fù)序電流試驗(yàn)發(fā)電電動(dòng)機(jī)在不對(duì)稱電力系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)，如任一電流不超過電流I2且其負(fù)序電流分量I2與額定電流之比(標(biāo)幺值)不超過9%，應(yīng)能長(zhǎng)期運(yùn)行。為安全起見，只做穩(wěn)態(tài)負(fù)序電流溫升試驗(yàn)，試驗(yàn)采用兩相穩(wěn)態(tài)短路試驗(yàn)。機(jī)組進(jìn)入額定轉(zhuǎn)速，分別在5%、7%、9%IN做溫升試驗(yàn)，測(cè)量定子、轉(zhuǎn)子各部位溫度，均未超過報(bào)警溫度。表83號(hào)機(jī)組調(diào)相能力試驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)工況有功功率/MW無功功率/Mvar備注1發(fā)電201.2-70.6進(jìn)相試驗(yàn)2發(fā)電163.20-93.10進(jìn)相試驗(yàn)3發(fā)電121.50-100.30進(jìn)相試驗(yàn)4調(diào)相-2.8-106.7進(jìn)相試驗(yàn)5抽水-209.8-58.79進(jìn)相試驗(yàn)6發(fā)電1.258.8滯相試驗(yàn)3結(jié)語由于試驗(yàn)條件受到限制，發(fā)電機(jī)參數(shù)試驗(yàn)和進(jìn)相