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《電器工業》2014年第四期

1環境溫度

美國標準有關于繞組（局部）熱點溫度的限制，和（比如測溫計）監測溫度的限制，而國際標準并無熱點溫度限制。規定的監測溫度限值是：B級絕緣——≤130℃；F級絕緣——≤155℃。但是，有許多結構設計，可以改變熱點溫度和檢測溫度之間的關系：(1)有些情況是雖然滿足了檢測溫度的限制，但是有的局部卻超過了熱點溫度的限值；（2）另一種情況是過分的看重檢測溫度的限制，卻導致遠遠低于熱點溫度限值的后果。因此，在設置檢測溫度限值時，應當既滿足熱點溫度限值的要求，又要不能限制發電機的輸出功率。當冷卻介質（比如：冷風）的溫度不同時，檢測溫度和熱點溫度對發電機輸出功率的影響如表1所示。應當注意，在規定的冷卻介質溫度下，溫升和檢測溫度的限值只適用于在這一點的溫度。按照“適應環境”的要求，在一定的冷卻介質溫度范圍內，如果保持恒定的熱點溫度，就會導致檢測溫度的非恒定；如果保持監測溫度不變，熱點溫度就會大大低于或高于限值。這主要取決于監測溫度與熱點溫度之間的關系。為了滿足“適應環境”發電機的要求，美國標準將規定：相對于冷卻介質溫度的檢測溫度限值，并允許由生產廠家根據熱點溫度限值不變來計算發電機功率。這與國際標準不同，后者規定：是在所有的冷卻介質溫度下，按照檢測溫度恒定不變來確定功率。美國標準還將規定：發電機必須能夠在20℃~+50℃范圍內正常工作，并要求生產廠家提供上述環境溫度下的發電機功率與冷卻介質溫度之間的關系（表1）。但是，原則上是達到基本輸出功率時的最大熱點溫度不能超過絕緣等級所允許的限制。

2主要參數

2.1功率因數美國標準沒有規定這個項目。因此，美國應當補充下述規定：在額定輸出功率時的功率因數，應當通過協議來確定。但是要注意：額定功率因數的定義是指：額定MW或過勵磁時的額定MVA負荷時的功率因數。它的影響在于：額定功率因數越高，則發電機成本越低，效率越高。它的數值應當規定為：（1）空冷發電機——過勵磁時為0.90、0.85或0.80；（2）氫氣冷卻發電機——過勵磁時為0.90或0.85。但是在額定MW輸出功率時，最低欠勵磁時的功率因數為≥0.95。

2.2短路比美國標準也沒有規定這個項目。但是選擇的短路比越小，則發電機越便宜，更加高效。所以，美國應當補充規定：通過協議來確定額定工況下的短路比。此時，應當考慮到電力系統的穩定性。如果采用固定的手動電壓調節器，電力系統穩定性會受到影響。采用現代化的自動電壓調節器，特別具有高級功能的電力系統穩定器，就可以避免任何由于快速調節行動而導致的電力系統穩定性問題。因此，對于任何容量或冷卻方式的發電機，都應采用0.35作為最低的短路比。

2.3電抗美國標準也沒有規定這個項目。美國標準中應當補充規定：電抗大小應當按照國際標準的方法來計算。縱軸瞬變和次瞬變電抗則可以指定或商定。根據額定功率和基礎及尖峰功率時的運行條件，來商定縱軸瞬變和次瞬變電抗。但是必須指出，額定電壓時的飽和縱軸次瞬變電抗的最小值，可能會影響短路電流的大小和斷路器的大小。此外，額定電流時的不飽和縱軸瞬變電抗的最大值，對暫態穩定性會有影響。由于這兩個電抗在很大程度上取決于相同的磁通量，必須確保它們之間的兼容性，即次瞬變電抗的下限不能是過于靠近瞬變電抗的上限。在商定瞬變和次瞬變電抗的限值時，必須滿足偏差要求:瞬變電抗為+0%，-30%。但是，最小值不允許負偏差，最大值不允許正偏差。

3起動運行

3.1作為起動電機美國標準也沒有規定這個項目。至于應用燃氣輪發電機作為起動電動機方面，美國和國際標準中都沒有規定。美國應當補充規定：采用電力電子變頻起動系統時，必須確保部件和發電機繞組溫度不超過指定的絕緣等級的限制，還要考慮到電流電子設備的特性、驅動系統的損耗和慣性、驅動速度與時間的關系以及重新起動時間的間隔。

3.2起動停機次數起動停機次數的限制，是為了防止循環疲勞老化。國際標準規定的起動停機總次數為3000次。美國規定起動次數每年不超過500次。但是，都沒有明確多少年。應當補充下述要求：發電機的設計必須滿足運行壽命期間最少起動次數（對基本負荷機組為23000次；對調峰或其它頻繁起動停機的機組為10000次的要求。

3.3非同期并網美國標準沒有規定這個項目。應當補充規定：發電機必須能夠在±10°內的非同期并網后，能夠運行而無需檢查和維修。超過這些限制的非同期并網，就可能導致強烈的短時電流和力矩，甚至會超過突然短路時的后果，可能導致發電機的損壞。在發生非同期并網以后，發電機應當立即從電網解列，進行檢查和維修，然后才能重新并網。應當注意：即使不太嚴重的這類故障，也可能引導致進一步損壞。最為嚴重的非同期并網，是在180°或120°錯相，并通過低電抗與電網系統相連時。在這種情況下，就必須實施定子和轉子的大修，甚至更換。

3.4頻率偏差美國標準沒有這方面的規定。美國應當補充規定：在輸出功率曲線范圍內，發電機應能在電壓偏差為±5%和頻率偏差為±2%時，在熱態下連續運行，而不必滿足在額定電壓和額定頻率下規定的性能標準。在輸出功率曲線范圍內，發電機也能運行在電壓±5%和頻率+3%/-5%的范圍內，但是會進一步減少絕緣壽命。即使處在允許的運行范圍內，如果達到了偏差的限值（最大或最小值），發電機的運行穩定性余量和勵磁余量也可能被減小。發電機甚至可能不穩定。發電機的過勵磁和欠勵磁不能超過5%。如果發電機的工作點離開電壓和頻率的額定點，溫度和溫升可能會增加，絕緣老化速率可能達到正常值的2至6倍。為了降低溫度和溫差引起的發電機壽命的減小，應當在發生頻率偏差的程度和時間等方面限制運行區域，并盡快采取減少輸出功率和其它糾正措施。

3.5突然短路雖然美國和國際標準都有這方面的規定，但是，國際標準比較清晰。美國標準應當補充規定：在額定負荷和1.05倍額定電壓下運行時，如果出線端部出現突然短路，發電機應能正常運行。但是前提是：（1）相電流最大值不超過突然短路時的相電流；（2）不超過電樞繞組短時間熱負荷的要求。事故發生后，如果發電機只要小修即可，就被斷定為：適合運行。“小修”的定義：（1）不是更換定子線圈，但是必須確保繞組端部支撐系統和線圈的對地絕緣，能夠承受高電壓試驗；（2）不是更換轉子，修改軸頸和軸承，調整過盈配合。但是要確保聯軸器及其螺栓和轉軸的動平衡。

4修訂的意義

（1）由于電機工業的迅速發展，原有的技術標準已經不能適應新的需要，通過修訂、補充和改進以便適應新的要求，這是相關學術和標準化部門的正常工作。（2）為了避免生產廠家和產品用戶之間不必要的糾紛，技術要求和標準的不斷修訂、改進和完善，能夠減少對于國家標準和國際標準不同解讀的風險，靠近和達到國際標準的產品，更加容易取得買家的信賴、提高市場競爭能力和擴大市場銷售量。（3）上個世紀80年代，我國就從美國西屋公司引進了300MW和600MW汽輪發電機組，近年來又從美國GE公司引進了世界上最大容量的400MW級燃氣輪發電機組。為了實現與國際標準的統一，美國提出的改進建議，對于我們產品的轉化和標準化工作以及國產化都很有啟發，它有利于提高我國的國際市場競爭能力。（4）在與國際標準競爭中，美國技術標準的修訂內容有時超過了、甚至優于前者。這就必將激起日本、歐洲和中國等的跟進，從而掀起產品標準更新換代的熱潮。

作者：李芳單位：哈爾濱電機廠有限責任公司