适用于调相运行的同步汽轮发电机转子改造方法技术

本发明专利技术属于交流电机技术领域，更具体地，涉及一种同步汽轮发电机转子的改造方法，以适用于汽轮发电机的调相功能改造，包括如下步骤：将同步汽轮发电机的转子励磁绕组整体从转子槽中抽出；保留转子绕组线棒，将绕组端部打开；对绕组的端部进行重新连接，其中原同心式绕组最外侧线圈的上层边与原绕组最内侧线圈的下层边连接，接着依次对其它线圈的端部顺次相连，直至原同心式绕组最内侧线圈的上层边与原绕组最外侧线圈的下层边连接；转子励磁绕组的一端引出线不发生改变，另一端由原绕组的最内侧线圈转移至最外侧线圈的下层边；将经交错连接的绕组线棒重新放回转子槽；将转子槽口处的槽楔替换为高导电率槽楔。此方法降低改造成本和节约改造时间。本和节约改造时间。本和节约改造时间。

【技术实现步骤摘要】
适用于调相运行的同步汽轮发电机转子改造方法


[0001]本专利技术属于交流电机
，更具体地，涉及一种同步汽轮发电机转子的改造方法，以适用于汽轮发电机的调相功能改造。

技术介绍

[0002]构建新型电力系统是实现国家“双碳”战略目标的必由之路，但我国电网呈现能源资源与电力负荷呈逆向分布，高压输电距离长、容量大、区域广的特点突出。针对我国特高压直流送、受端动态无功供给不足和电压支撑能力较弱的突出问题，客观要求直流大规模有功输送，必须匹配大规模动态无功，即“大直流输电、强无功支撑”。随着新能源装机占比的不断提高与火电机组的逐步退役，作为电网动态无功的主要来源，火电机组装机容量的大幅下降将进一步增大电网电压失稳风险。在此背景下，充分利用退役火电厂的机组设备以及厂址，将退役汽轮发电机组改造为调相机运行是解决我国新型电力系统无功功率不平衡的一种较好的解决方案，必将成为构建新型电力系统的有效途径之一，具有重要的经济价值与现实意义。
[0003]公布号为CN110635621A的专利技术专利公开了一种将退役发电机改为自并励同步调相机的方法，包括：将汽轮机和发电机解耦；新增启动设备并使用耦合器和联轴器将启动设备和发电机连接；新增励磁机或改造同轴励磁机激磁回路以对励磁调节系统进行改造以满足同步调相机的励磁电流标准；对发电机本体进行改造以使转子绕组及端部结构件的散热能力满足预设的要求；新增止推轴承以使原有发电机的机械机构满足预设的同步调相机运行要求；对原有发电机的保护装置和监控系统进行改造以满足预设的同步调相机运行要求；按预设的同步调相机油系统需求对原有发电机的油系统进行改造。该方法改造的重点是改变电机的转轴，并在外面新增了一台电机，又增加了一个励磁的电机，能够将退役的同步发电机改造成为同步调相机，从而能够有效利用退役机组。
[0004]公布号为CN110067609A的专利技术专利提出一种燃煤发电机组改造为调相机的方法，包括以下步骤：S1、将高压缸转子与发电机转子挠性连接；S2、阻隔汽轮机的中压缸与低压缸的进排汽口，锅炉的高温高压蒸汽直接进入高压缸做功；
[0005]S3、将高压缸的排汽作为高温端，一部分连接进入除氧器，另一部分直接连接进入凝汽器；根据运行负荷调整高压加热器的投用数量和高压加热器的进汽量；
[0006]S4、调节励磁系统控制参数,使发电机过励磁运行向电网输出感性无功功率或欠励磁运行向电网输出容性无功功率。该改造是将燃煤发电机组通过转子和绕组挠性连接阻隔汽轮机的中压缸与低压缸的进排汽口，实现了空置的燃煤发电机组的有效再利用，促进了传统火电机组的优化升级。
[0007]然而，由于汽轮发电机调相功能改造案例较少以及相关经验的缺乏，当前尚未形成规范化的火电厂汽轮发电机改造方法与流程。如何针对调相机的实际运行工况与现实需求对现有的同步汽轮发电机进行改造，并且能尽量减少发电机本身的结构变动，从而实现降低改造成本和节约改造时间的目的，是亟需解决的难题与挑战。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种同步汽轮发电机转子的改造方法，以适用于汽轮发电机的调相功能改造，旨在辅助实现利用现有退役火电厂汽轮发电机完成调相功能改造的需求，与此同时，此方法可以使得机组在满足调相机运行工况要求的条件下尽量减少发电机本身的结构变动，从而有助于实现降低改造成本和节约改造时间的目的。
[0009]本专利技术的技术方案是：
[0010]适用于调相运行的同步汽轮发电机转子改造方法，包括如下步骤：
[0011]S1：将同步汽轮发电机的转子励磁绕组整体从转子槽中抽出；
[0012]S2：保留转子绕组线棒，将绕组端部打开；
[0013]S3：对绕组的端部进行重新连接，其中原同心式绕组最外侧线圈的上层边与原绕组最内侧线圈的下层边连接，接着依次对其它线圈的端部顺次相连，直至原同心式绕组最内侧线圈的上层边与原绕组最外侧线圈的下层边连接；
[0014]S4：转子励磁绕组的一端引出线不发生改变，另一端由原绕组的最内侧线圈转移至最外侧线圈的下层边；
[0015]S5：将经交错连接的绕组线棒重新放回转子槽；
[0016]S6：将转子槽口处的槽楔替换为高导电率槽楔。
[0017]具体的，所述步骤S2中同步汽轮发电机的转子同心式励磁绕组形成一对极的两个极相组线圈端部有空间重叠。
[0018]具体的，所述步骤S2中同步汽轮发电机的转子同心式励磁绕组形成一对极的两个极相组线圈端部没有空间重叠。
[0019]具体的，所述的步骤S3中在线圈端部增加弹簧板结构以调控轴向伸缩间隙。
[0020]具体的，所述步骤S3中转子绕组改造后，转子励磁绕组的电流流向不变，绕组线棒的有效部分不变，故所形成的励磁磁场极性与强度不发生改变。
[0021]具体的，所述S6中使用铜、铝类电导率高的槽楔材料替换原槽楔材料，提升转子的阻尼作用，利用阻尼绕组所对应的超瞬变电抗较小的原理增强电机在调相工况的暂态无功支撑能力。
[0022]调相机属于同步电动机，具备短时强过载能力，电网电压跌落时会瞬间增加无功输出。再加上配套励磁系统自动、快速强励，同步调相机具有容量大、过载能力强、暂态性能优、可控性好等明显优势，尤其满足特高压直流站宽泛、巨额、快速的无功支撑需求。但是，新建调相机也面临着运行维护工作量大、投资高等问题。
[0023]将同步发电机改造成为同步调相机有助于提高电网的短路容量，提升电网运行的稳定性，这也是高压直流输电、清洁能源等先进电力技术实施的基础。随着特高压直流工程建设的不断推进，直流落点的增多，直流输电对电力系统稳定运行的影响逐渐加大。如果作为电网压舱石的火电机组大量退役，系统的短路容量将大大降低，直流输电在面对交流电网扰动或者各类交直流故障的情况下，易发生换相失败，发生闭锁等严重故障的概率也将大大上升。通常，当电网短路比(SCR)等于或者小于3时，将会造成高压直流输电系统运行的困难。同时，新能源发电的大规模并网也需要一个坚强的电网作为支撑。这些新能源发电的一个特征就是转动惯量几乎为0。将退役机组改造为同步调相机也有益于维持系统转动惯
量，维持一个稳定的电网。
[0024]近年来，随着大容量、远距离特高压直流输电技术的推广应用，电网“强直弱交”问题突出。根据特高压直流设计的原则，直流系统在大规模输送有功功率的同时，本身并不向系统提供无功，由此导致动态过程中需从系统中大量吸收无功，与同容量的发电机组相比，特高压直流大规模馈入受端系统的动态无功储备显著下降，电压稳定问题愈显突出。同时，直流换流站在系统电压降低时的无功电压调节特性与常规电源相反，即在交流系统电压降低时，常规发电机组在系统电压下降时自动向系统增加无功，而直流逆变站将从系统吸收更多的无功，由此恶化了受端系统的电压调节特性。另一方面，随着大型能源基地的开发向边远地区延伸，特别是风电、光伏的大规模集中开发，直流输电送端电网薄弱、短路容量不足问题突出，直流输送能力的提升严重依赖于送本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.适用于调相运行的同步汽轮发电机转子改造方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将同步汽轮发电机的转子励磁绕组整体从转子槽中抽出；S2：保留转子绕组线棒，将绕组端部打开；S3：对绕组的端部进行重新连接，其中原同心式绕组最外侧线圈的上层边与原绕组最内侧线圈的下层边连接，接着依次对其它线圈的端部顺次相连，直至原同心式绕组最内侧线圈的上层边与原绕组最外侧线圈的下层边连接；S4：转子励磁绕组的一端引出线不发生改变，另一端由原绕组的最内侧线圈转移至最外侧线圈的下层边；S5：将经交错连接的绕组线棒重新放回转子槽；S6：将转子槽口处的槽楔替换为高导电率槽楔。2.根据权利要求1所述适用于调相运行的同步汽轮发电机转子改造方法，其特征在于，所述步骤S2中同步汽轮发电机的转子同心式励磁绕组形成一对极的两个极相组线圈端部有空间重叠。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珍平，陈二强，曹桂州，夏大伟，李予全，史书怀，杜君莉，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：