摘 要：汽轮发电机作为重要的发电设备在电力行业被广泛应用。在汽轮发电机的研制和生产过程中，必须对产品进行全面的试验，以验证其电气性能是否满足国家标准要求。文章介绍了65MW50HZ汽轮发电机在工厂中的型式试验，并对试验结果进行了对比分析。

关键词：汽轮发电机；型式试验；测定

1 概述

生物质能是世界上重要的新能源，而利用生物质能进行发电是生物质能利用的重要途径，也符合国家产业政策导向，目前中小型汽轮发电机以其成本低、安装维护方便等特点在该发电领域被广泛使用。国内发电机的开发已有多年历史，无论从生物质能高效利用，还是从产品的技术革新的角度看都需要我们研制出更便捷、更高效的中小型发电机产品。

2 试验条件

汽轮发电机产品整机型式试验是一项技术复杂的系统工程，它不仅对电机产品的设计性能进行验证，同时也对相关试验设备及辅助保障设施有着严格的要求。整机型式试验需要的试验设备主要有被试发电机驱动系统及供电电源、试验供油及循环水系统，被试发电机测试系统等。

2.1 电机驱动系统及供电电源

65MW汽轮发电机整机型式试验供电电源采用电源机组模式供电，两台2750KW的直流电动机驱动7500KW的同步发电机组成的变频系统，为5000KW同步拖动电机提供变频电源。供电原理如图1所示。

由直流系统拖动直流电机M1、M2，直流电动机拖动同步发电机GS1发电，通过调节直流电机的速度及同步发电机的励磁，从而实现输出变频、调压电源，作为试验电源。此试验电源通过高压柜及接线箱、测量器件等拖动5000KW拖动电机，再由拖动电机连轴带动齿轮箱及被试电机旋转进行各种试验。被试机定子线圈通过短路并对励磁进行调节而进行负载试验项目，通过开路而进行空载试验项目。

2.2 供油及循环水系统

由于型式试验时被试发电机轴承、拖动机轴承及齿轮箱都需要油源进行润滑，试验供油系统由站内上油箱、下油箱、主油泵、高压顶油泵、主油管道热交换器、油净化装置、油管道过滤器组成，通过控制管道阀门来保证发电机型式试验用油。

试验所需冷却水系统由三台水泵作为循环水泵，采用外来补水和循环回水调节方式，保持试验时发电机定子及循环油冷凝装置用水。

2.3 试验测试系统

整机型式試验时，在对各系统进行监控的同时，还需根据试验项目要求，对拖动电机和被试发电机进行电参数、振动参数、热工量的测量。

在试验的各种工况下，需要对拖动机及发电机的电参数进行实时监测，通过采集连接电源机组高压开关柜内电压及电流数据，将数据接入控制室，在发电机定子出线端接入三个电压和电流互感器，将互感器数据传入控制室，上述电参数统一接入WT3000高精度功率分析仪和DL850示波记录仪中，对拖动机及发电机的电参数及趋势波形进行监测和分析。发电机的励磁电流是通过直流整流柜及开关柜接入发电机励磁绕组，通过上位机软件实现对发电机励磁电压及电流的测量。

发电机的轴承座振动测量采用美国GE公司生产的本特利3500型测振仪，拖动机的轴承振动也用此测量仪表进行监控。试验时，被试机发电机所有温度量（包括定子铁芯温度、定子绕组温度、循环水温度、通风道口温度等）统一接入热工测量箱，通过通讯连接，在计算机系统中进行显示。

3 型式试验的主要项目

厂内进行型式试验时，按国家标准GB/T7064-2008《隐级同步发电机技术要求》和发电机技术协议所要求的项目进行试验，方法按GB/T1029-2005《三相同步电机试验方法》进行。

3.1 空载和短路特性参数的测定

在空载特性及短路特性试验中，可以直接测得额定空载励磁电流与额定短路励磁电流数据，但不能直接获取发电机的额定励磁电流数据，需要根据测得的空载短路特性间接推算得到。

根据发电机空载特性试验测量的数据得到空载损耗特性曲线，如图2所示。在U0/UN=100%时，测得额定空载励磁电流为335A。

根据发电机稳态短路特性试验测量的数据得到稳态短路损耗特性曲线，如图3所示。在Ik/IN=100%时，测得额定短路励磁电流为580A，短路比SCR=0.578。

根据空载饱和特性及三相稳态短路特性励磁电流数据，用ASA作图法，可得到发电机额定励磁电流Ifn=861A[1]。

3.2 损耗和效率测定

效率作为电机产品的重要性能指标之一，在目前的测量设备下，我们采用损耗分析法进行功率的计算。

在空载损耗曲线中，空载额定电压对应的拖动机输出功率为恒定损耗P0，将曲线延长到U0/UN=0，则曲线与纵轴交点的值即为发电机机械损耗Pfw，两损耗的差值则为发电机铁耗Pfe。

（1）在空载损耗曲线查出：P0=589KW，Pfw=589KW，则Pfe=139KW

（2）定子铜损耗采用测得的定子绕组电阻与额定电流设计值的平方相乘得到。

（3）杂散损耗（查短路损耗曲线）

R55为试验时定子绕组温度为55℃时的直流电阻，其值为0.001728846Ω。

（4）励磁损耗

（5）总损耗

（6）发电机效率

3.3发电机温升测定

发电机温升采用同步电机叠加法，即通过空转温升试验，1.05UN空载温升试验，1.2UN空载温升试验，1.0IN短路温升试验四次温升试验确定定子及转子绕组在满载下的温升值[2]。

（1）励磁绕组温升采用如下作图法求得：

将后三次温升试验中测得的励磁绕组直流电阻Rf按如下公式换算至介质温度为40℃时的电阻值。作出θ′f=f（I2fR′f）关系曲线，计算额定励磁电流下绕组温度分别为40℃和75℃时的温升值，连接这两个温升值并延伸得到一条直线，直线与曲线延长线的交点对应的温升即为励磁绕组在额定工作方式下的温升。

4 试验结果

该电机整机型式试验的试验值与设计值数据对比如表1所示。在整机试验中该发电机的主要电气参数试验值与设计值基本一致，且优于国家标准。

5 结束语

对65MW汽轮发电机整机型式试验条件作了阐述，分析了电机的空载和稳态短路试验过程，并对相关参数进行了分析计算。整机型式试验结果证明了该型号发电机主要电气参数均满足设计要求，是技术成熟的产品。

参考文献

[1]GBT_7064-2008.隐级同步发电机技术要求[S].

[2]GB/T 1029-2005.三相同步发电机的试验方法[S].

作者简介：刘中磊（1985，3-），男，汉族，出生于河南省南阳市，在中国长江动力集团有限公司工作，助理工程师，硕士研究生，现从事电机试验研究工作。