大型发电机的启动与并网技术分析

一、大型汽轮发电机组启动前的准备工作

接到电网调度命令后，为了保证发电机安全顺利地启动与升压，还必须对发电机进行启动前一系列检查、测量和试验。下面对1台国产600MW水－氢－氢汽轮发电机来进行分析。

1．检查的项目

(1)检查发电机－变压器组一、二次设备安装或检修终结后全部工作票，并到现场核实，启动前将其全部收回。

(2)检查主变压器及厂用变压器的油位是否正常。

(3)把过滤和干燥后的压缩空气通入发电机机座内，使其压力达到要求，检查发电机氢冷系统、油路、气路及水路的密封性。

(4)检查水的滤净设备及水质的导电率、硬度、PH值等。

(5)检查发电机组轴承油路及高压顶轴设备，确保正常。

(6)开启定子绕组的进水阀，待从排气阀门溢水时关闭汇水管上的排气阀门，保持定子绕组进水压力为规定值。

2．测量的项目

(1)在冷态下测量发电机的直流电阻和交流阻抗。

(2)测量发电机定子、转子绕组的绝缘电阻。目前，定子绕组的绝缘电阻的测量，应采用1000～2500V的摇表;而转子绕组的绝缘电阻的测量，要采用500～1000V的摇表，这些都是不容疏忽的。

3．试验的项目

(1)在定子绕组通水的情况下，进行发电机定子绕组对地交流耐压试验，试验电压应符合规程的规定，试验时间为1min。

(2)对定子绕组水路进行0．75MPa的水压试验，应无渗漏，试验时间为8h。另外，在额定水压下通水循环4h后，绝缘电阻仍应符合规定值。

二、大型汽轮发电机的启动操作技术

对于水－氢－氢汽轮发电机，在转子尚处于静止和盘车状态时，应对其充氢。首先用二氧化碳(或用氮气)充满发电机的气体系统，以驱出空气;然后用氢气充满发电机的气体系统，以驱出二氧化碳(或氮气)，这样把发电机转换到氢气冷却运行状态。但需特别说明，在整个充氢过程中应保持发电机轴密封油压力，以免氢气泄露。充氢完毕后，当发电机内的氢气纯度、定子绕组内冷凝结水的水质、水温、压力等均符合规定，气体冷却器通水正常，高压顶轴油压大于规定值时，即可开动汽轮机，启动发电机的转子，当发电机的转速超过200转/min时，应停止顶轴。通过操作，将发电机缓慢升速并监听发电机的声音，检查轴承给油情况，确认发电机组无摩擦、碰撞声后，逐渐升高转速，然后迅速通过一阶临界转速。通过一阶临界转速时，发电机轴承座发的振动值可能要大些，但不应大于0．1mm。此时，还应检查转子集电环上的电刷工作是否正常。若无异常情况，则可将发电机直接升速到额定转速3000转/min。这样，发电机启动成功。

三、发电机升压的操作技术

由于汽轮发电机转速已升到额定转速，且定子绕组内空心铜管已通冷却水，所以，可以给发电机加励磁以升高发电机定子绕组的电压，简称为升压，此电压可通过电压表来监视。发电机升高电压的速度一般不作规定，故可以立即升到额定值，但在接近额定电压时，需要有一个调整过程，不可操之过急，以免超过额定值。最后要说明的是，发电机在升压过程中还必须关注以下几个方面的技术问题:

(1)发电机三相电压应平衡，同时也借此检查一次回路和电压互感器回路有无断路。

(2)发电机三相定子电流表的示数应等于零。若发现定子电流表有示数，说明定子绕组上有短路，这时应缓慢减励磁至零，拉开灭磁开关进行检查。

(3)当发电机定子绕组电压升到额定值，转子电流达到空载值时，将磁场变阻器的手轮位置标记下来，便于以后发电机升压时参考。核对这个指示位置可以判断发电机转子绕组是否有匝间短路。若有匝间短路，定子绕组要达到额定电压，转子的励磁电流必须增大，这时该指示位置就会超过发电机上次升压的标记位置。通过这样的操作技术，将大型发电机组成功地启动与升压。接下来，可进行发电机并网的操作。四、发电机并网的操作技术准同期并网的方法，是当今大型发电机常用的重要的一种并网方法。当发电机的电压升到接近额定值后，可准备实施并网操作，并网时应满足4个条件:

(1)待并发电机的电压与电网电压大小相等;

(2)待并发电机的电压与电网电压相位角相同;

(3)待并发电机的频率与电网频率相等;

(4)待并发电机的相序与电网相序一致。准同期法并网操作可以手动进行，称为手动准同期;也可以自动进行，称为自动准同期。并网的第(4)个条件容易满足也必须满足，并网操作时主要调整发电机满足上述的第(1)～(3)条件。

1．手动准同期并网

进行手动准同期并网操作前，应先确认主断路器及隔离开关位置正确;同时还应确认操作开关及同期开关位置正确(决不允许有第二个同期开关投入)。然后投入同期表盘，同期表开始旋转，同期灯也跟着时亮时暗。此时可能还要稍微调整发电机电压大小，以满足第(1)个并网条件，调整的方法是调整自动电压调节器的电压给定开关。接着调整发电机的转速以满足第(2)、(3)个并网条件。当4个并网条件均满足时，同期表指针指在同期位置，同期灯最暗，表示发电机已达到同期点，但现场经验表明，一般是在指针顺时针方向缓慢旋转，且接近同期点(预留达到同期点的主断路器合闸时间)时，即可立即并网合闸，使待并发电机与电网并列。随即可增加发电机的励磁电流和有功负荷，确认发电机已带上5%的负荷，记下并列时间，切断同期表开关和同期开关，并网操作结束。发电机手动准同期并网操作是否顺利，与现场运行人员的经验有很大的关系，经验不足者往往不易掌握好合闸时机，从而造成非同期并列事故。所以，现在广泛采用自动准同期装置进行发电机自动地并网。

2．自动准同期并网

自动准同期装置的功能是根据电网的频率，自动检查待并发电机的转速，并发出脉冲去调节待并发电机的转速，使其高出电网一预整定数值。接着自动检查同期的回路开始工作，当待并发电机以微小的转速差接近同期点，且待并发电机与电网的电压差在±10%以内，它就提前一个预先整定好的时间发出合闸脉冲，合上主断路器，实现与电网的并列。

作者：唐金贵 韩磊 单位：武汉电力职业技术学院