核心提示：　　QFSN-300-2-20B型350MW汽輪發電機是我公司總結第一代、第二代300MW汽發產品的經驗，成功運用成熟技術，優化設計，并引進消化吸收西屋、日立等公司先進技術，新研制開發的350MW汽輪

　　QFSN-300-2-20B型350MW汽輪發電機是我公司總結第一代、第二代300MW汽發產品的經驗，成功運用成熟技術，優化設計，并引進消化吸收西屋、日立等公司先進技術，新研制開發的350MW汽輪發電機。該型號第一臺產品是為貴州安順電廠生產的，為了考核驗證該電機的設計性能和制造質量是否滿足設計、合同的要求，該型號發電機在廠內進行了全面的型式試驗。第一臺發電機于2002年1月圓滿完成了廠內型式試驗。試驗時，有用戶代表參加見證，還邀請了國內有關電廠、設計院、電力局及大專院校的專家參觀指導，試驗結果表明，各項性能完全達到國家標準和合同要求。本文主要介紹型式試驗裝備、試驗項目和試驗結果分析等情況。

　　2試驗裝備大型汽發產品的型式試驗是一項系統工程，它不僅是對產品性能的檢驗，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和拖動系統、供油系統、二次循環水系統、氫油水系統及測試系統等。

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

　　供電原理圖這套變頻機組的供電原理是：用電抗器先將大型試驗站4機啟動起來。用4機將2機開起來后，2機并網。用2開1機形成一套4000kW的變頻電源，通過一系列的轉換，至汽發試驗站向8500kVA拖動電機供電，拖動電機與齒輪箱聯接帶動發電機。汽發試驗站Um2勵磁柜提供8500kVA拖動機勵磁；大型試驗站3Z2直流機通過兩個試驗站之間的連接母線向350MW汽發勵磁。

　　為保證這套變頻電源安全可靠，采取了以下安全措施：使1直流機作為電動機，保證了試驗安全可靠。

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

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

　　2.2供油系統由于試驗時發電機軸承潤滑和密封油系統、拖動機及齒輪箱等都需要油源，廠內試驗時供油系統由汽發試驗站上油箱、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，保證發電機整個試驗過程中用油。

　　2.3二次循環水系統試驗所用的二次冷卻水，由三臺水泵作為二次冷卻水循環水泵，采用由廠區供水系統部分循環使用的方式，通過適量排水及由廠區補充冷卻水，保持試驗時發電機氫氣冷卻器，油冷卻器和蒸饋水冷卻器用水。

　　2.4氫油水系統由于被試發電機用“水氫氫”冷卻方式，它的控制設備即為氫油水控制系統，此次工廠試驗氫氣控制系統、定子線圈冷卻水系統采用的是集裝式。密封油系統采用汽發試驗站的密封油站。這套氫油水控制系統保證了該發電機工廠試驗的順利進行。

　　2.5測試系統工廠試驗時在整個試驗過程中除了對各系統的運行進行監控外，還根據試驗項目需要對拖動機和發電機進行電氣量、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。

　　拖動電機和發電機電氣量測量在試驗的各種工況下，需要對拖動機和發電機的電氣量進行測量，拖動機的電壓、電流和輸人功率的測量，是通過在拖動機的電源側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多功能數字電量儀自動測量和打印。發電機定子電壓、電流是通過接在發電機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。發電機勵磁電流是通過接人轉子回路的分流器，采用直流毫伏表測量，發電機勵磁電壓是通過碳刷架上的一對特殊碳刷進行測量。

　　發電機的軸振動和軸承座振動測量采用了德國申克公司生產的VB41型測振儀，同時還采用了德國申克公司生產的VB5500型測振儀對拖動電機和發電機振動進行監控。

　　溫度數據采集系統試驗時發電機所有溫度量（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、冷熱風溫10個RTD）由美國惠普公司HP3054數據采集系統測試。

　　發電機定子電壓、電流穩態和瞬態波形，用日置公司生產的8804型存儲記錄儀測量。

　　3試驗項目350MW汽輪發電機在廠內進行型式試驗時，按國家標準GB/T70641996《透平型同步電機技術要求》規定和合同所要求的項目進行了試驗，方法按GB/T1029-93《同步電機試驗方法》進行。其中溫升試驗方法參照IEEE115-1995《同步電機試驗方法》進行。

　　3.1總裝配后運轉前的主要試驗項目在定子就位，未插轉子前，測量定子保梯電抗定子繞組冷態絕緣電阻和吸收比極化指數的測量定子繞組冷態直流電阻的測量3.2充氫狀態下的試驗項目為了縮短充氫試驗時間，采取先作發電機在空載狀態下的試驗項目，然后作空轉試驗項目，最后作短路狀態下的試驗項目。

　　線電壓正弦性波形畸變率和電話諧波因數測定。（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空氣狀態下的試驗項目主要有三相突然短路試驗、電壓恢復試驗、兩相穩態短路試驗、兩相對中性點穩態短路試驗、任意轉子位置靜測法，定子交流耐壓試驗。

　　5發電機主要性能分析5.1空載特性曲線根據空載特性試驗測的數據得到空載特性曲線（見），對應定子額定電壓時的空載勵磁電流試驗值為828A，與設計值830.2A十分接近。

　　空載飽和特性曲線5.2短路特性曲線根據短路試驗測量的數據得到短路特性曲線（見），對應定子額定電流時的短路勵磁電流試驗值為1477A，比設計值空載飽和特性曲線5.3短路比根據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，設計值為871.8kW，說明實際測量的電阻和溫度都較準確。

　　發電機機械損耗（包括通風和風摩損耗、軸承和油密封損耗、及電刷摩擦損耗）：采用在空轉溫升穩定后，測量拖動電機的輸人功率，然后用拖動電機的輸人功率減掉拖動電機損耗和齒輪箱損耗獲得。通風和風摩損耗采用降氫壓試驗獲得，發電機機械損耗實測值為670.1kW，與設計值相差10.4%.發電機鐵耗（空載附加損耗）：空載試驗時采用測量發電機在不同電壓下的拖動機的輸人功率，扣除拖動機損耗、齒輪箱損耗和發電機機械損耗，即得發電機在不同電壓下的鐵耗，在額定電壓對應的即為發電機鐵耗，實測值為428.3kW，比設計值56087kW小23.6%，這主要是我公司采用優質的桂鋼片，硅鋼片的鐵損單位比損耗低于設計選取的數值。這也是效率提高的原因之一。

　　驗時，測定發電機不同定子電流時的拖動機輸人功率，扣除拖動機損耗、齒輪箱損耗和發電機機械損耗、發電機定子銅耗，即得發電機在不同電流下的雜散損耗曲線，在額定電流對應的即為發電機短路雜散損耗，實測值為684.8kW，比設計值發電機勵磁損耗（轉子銅耗、碳刷損耗、勵磁系統損耗）：合計為945.9kW，與冊值940.25kW接近。

　　發電機效率：用上述各項損耗計算得到發電機效率為98.98%，比設計值5.5發電機的溫升發電機的溫升采用等效負載法，即在空轉、空載、短路狀態下測量發電機定子繞組、定子鐵芯、轉子繞組的溫度。

　　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果接近。標準規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先埋在鐵芯內的測溫元件測量，折算至額定工況鐵芯溫升為24.8K.標準規定不大于74K.轉子繞組溫升采用壓降法測量，折算至額定工況轉子繞組溫升為36.8K.標準規定不大于64K. 6試驗結果試驗結果數據及結果見下表：項目試驗值設計值標準值合同值定子繞組直流電阻（75（n）轉子繞組直流電阻（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）勵磁系統損耗（kW）總損耗（kW）效率（％）續表項目試驗值設計值標準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（％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T'd（s）超瞬變短路時間常數TJs）直軸齡變開路時間T、（7結論350MW汽輪發電機型式試驗結果證明，該發電機各項性能均滿足設計要求，并符合GB/T7064-1996《透平型同步電機要求》，特別是定轉子溫升低、溫升裕度大，效率篼，是新型350MW汽輪發電機的顯著特點。

　　通過這次型式試驗，證明了我公司生產的新型350MW汽輪發電機技術先進、性能優越，135MW空冷汽輪發電機氣密試驗