CN110635621A - 一种将退役发电机改为自并励同步调相机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明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。本发明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，还能够为电力系统提供无功支撑。

Description

一种将退役发电机改为自并励同步调相机的方法

技术领域

本发明涉及电力系统改造技术领域，尤其是涉及一种将退役发电机改为自并励同步调相机的方法。

背景技术

随着能源结构的调整与可再生能源的大规模发展，煤电机组生存空间将持续被压缩，供给侧改革任务艰巨，一大批火电机组面临退役。因此，如何妥善处理退役火电、有效利用退役机组设备与厂址是能源与电力规划需要重点考虑的问题。

将退役的同步发电机改造成为同步调相机是一种可以考虑的方案。首先，若能使同步发电机改造成为同步调相机能够为系统提供更高的无功支撑。随着西电东送电力输送规模的持续扩大，东南部沿海地区火电机组平均利用小时数长期维持在较低水平。火电开机不足情况下，系统的无功控制可能存在问题。机组能够提供的无功可能不能满足特高压输电网的稳定运行要求。

其次，将同步发电机改造成为同步调相机也能为电网维持一个高水平的短路电流，保持一个稳定性更强的电网运行状态，而这样一个短路容量大的系统是高压直流输电、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，直流的稳定运行对系统稳定运行的影响逐渐加大。如果火电机组大量退役，系统的短路容量将大大降低，直流系统在面对交流系统扰动或者各类交直流故障的情况下，易于发生换相失败，发生闭锁等严重故障的概率将大大上升。通常，当短路比(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。

同时，随着电力市场的推进，电网运行的灵活性日益增长。新增同步调相机有利于附近高压线路潮流的灵活调控，为电力市场的推进提供一定保障。因此，将退役发电机改为自并励同步调相机的方案具有重要的研究意义。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种将退役发电机改为自并励同步调相机的方法，从而能够有效利用退役机组，还能够为电力系统提供无功支撑。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种将退役发电机改为自并励同步调相机的方法，包括：

将汽轮机和原有发电机之间的联轴器进行拆除，以使同轴安装的汽轮机和所述原有发电机解耦；

新增一台启动电动机，并使用耦合器和联轴器将所述启动电动机和所述原有发电机进行连接；

采用新增励磁机的方式或采用改造同轴励磁机激磁回路的方式对励磁调节系统进行改造，以使所述励磁调节系统满足同步调相机的励磁电流标准；

对转子绕组的散热情况进行计算，并根据计算结果确定同步调相机的发出和吸收无功功率的范围，根据所述发出和吸收无功功率的范围对所述原有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；

新增一个止推轴承，以使所述原有发电机的机械机构满足预设的同步调相机运行要求；

对所述原有发电机的保护装置和监控系统进行改造，以使所述保护装置和监控系统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所述原有发电机的油系统进行改造，得到由退役发电机改造而成的自并励同步调相机。

进一步地，所述新增一台启动电动机，并使用耦合器和联轴器将所述启动电动机和所述原有发电机进行连接，具体为：

拆除原有汽轮机，新增一台异步感应电动机，并使用耦合器和联轴器将所述启动电动机和所述原有发电机进行连接。

进一步地，所述采用新增励磁机的方式或采用改造同轴励磁机激磁回路的方式对励磁调节系统进行改造，以使所述励磁调节系统满足同步调相机的励磁电流标准，具体包括：

若所述原有发电机为采用励磁机励磁的发电机，则采用新增励磁机的方式对励磁调节系统进行改造，以使所述励磁调节系统满足同步调相机的励磁电流标准；

若所述原有发电机为采用自并励交流励磁系统的发电机，则采用改造同轴励磁机激磁回路的方式对励磁调节系统进行改造，以使所述励磁调节系统满足同步调相机的励磁电流标准。

进一步地，所述对转子绕组的散热情况进行计算，具体包括：

对过励状态的转子温升数据进行计算；

对欠励状态的端部电磁场和强度场进行计算；

对启动过程的转子损耗及发热量进行计算；

对并网过程的转子惰走数据进行计算。

进一步地，所述对所述原有发电机本体进行改造的方式包括更换冷却器、更换转子铜线、加装端部屏蔽器中的一种或多种。

进一步地，所述将退役发电机改为自并励同步调相机的方法还包括：

新增一个支撑轴承，以使所述原有发电机的机械机构满足预设的同步调相机运行要求。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过采用将汽轮机与同步发电机解耦、增加异步电动机实现启动、改造励磁系统、改造电机本体、改造机械结构、改造监控系统以及改造电机辅助系统等手段，能够将退役的同步发电机改造成为同步调相机，不仅能有效利用退役机组，还能够为电力系统提供无功支撑，变废为宝，一举两得。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的将退役发电机改为自并励同步调相机的方法的流程示意图；

图2是本发明一实施例提供的调相机运行矢量图；

图3是本发明一实施例提供的SFC变频启动示意图；

图4是本发明一实施例提供的同步调相机控制逻辑示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先，本发明对部分技术原理进行说明：

1、同步电机运行的可逆性原理如下：

同步电机的运行是可逆的，即可以由转子输入机械能，经过电磁作用，转变为电能，从定子输出；也可以由定子输入电能，经过电磁作用，转变为机械能，从转子输出。即同步电机既能够运行在发电机状态，也能够运行在电动机状态，完全取决于加给它的能量是机械能还是电能。

若同步电机不用原动机来拖动，在轴上又不带任何机械负载，而是接在电网上空载运转，专门用它来调整系统的无功功率，这种运行方式的同步电机称为自并励同步调相机，或称同步补偿机，又称无功发电机。

2、同步电机从发电机过渡到电动机：

同步电机作发电机运行时，其迟相状态的转子磁极轴线沿转子旋转方向超前于气隙合成磁场的磁极曲线δ角，原动机的驱动转矩主要用来克服制动的电磁转矩，将机械能变为电能输出。

如果拆去原动机，该同步电机维持旋转所需的能源全部来自电网。若在电机轴上加上机械负荷，则转子更落后而使δ角增大，电磁转矩对转子成为驱动转矩，于是该机就变为一台带负荷运行的同步电动机，转子磁极由驱动变成被拖动。此时电网输入的电功率通过电磁功率转变为机械功率。

3、自并励同步调相机的运行状态分析：

同步电机作发电机运行时是供给电网有功功率，作电动机运行时是吸取电网有功功率。它们的无功功率，随其励磁电流的调节，不仅能改变数值的大小，也能方便的实现两种性质(滞后或超前)间的转换。

自并励同步调相机实质上可以看做不带机械负荷的同步电动机，它吸收电网少量的有功功率克服自身的损耗，通过改变励磁调节从电网上吸收或发出无功功率，用于电网的无功功率调节。

忽略定子绕组电阻，自并励调相机的电势平衡方程可简化为：

U_N＝E₀+jI_NX_d

其中U_N为调相机机端电压，E₀为励磁电势，I_N为额定电流，X_d为直轴同步电抗，据此画出过励和欠励时的运行矢量图，如图2所示。

由相量图可以看出，在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率起无功电源的作用；在欠励磁运行时，它从系统吸收感性无功功率起无功负荷的作用。运行时，仅需调节励磁电流，就能改变调相机无功功率的性质和大小。当机端电压高于额定电压时，可以降低励磁电流，降低调相机发出的无功功率或者增大调相机吸收的无功功率；当机端电压低于额定电压时，可以增大调相机励磁电流，增加调相机发出的无功功率或者降低调相机吸收的无功功率。通过上述控制方式，可以通过调相机实现电力系统无功功率的平衡，维持电网节点电压。

装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值改变输出或者吸收无功功率，进行电压调节。特别是装设有强行励磁装置时，在系统故障时还能够调整系统的电压，提高系统的稳定性。

需要说明的是，专利号为CN201910266073.8的发明专利提出了一种燃煤发电机组改造为调相机的方法，本申请发明人在实践中发现，该发明专利的方案存在以下不足：

1)保留了燃煤发动机组的原动机部分，即保留了锅炉、汽轮机、发电系统、汽水循环系统以及外围的脱硫脱硝系统，因此其工艺系统、控制系统均与常规燃煤机组基本无异，系统较为复杂，对运行人员水平要求高。且运行时需要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，控制逻辑繁琐；运行时需要购买煤燃料并配置输煤系统、锅炉系统、汽轮机系统等运行人员，运行成本极高。

2)改造需要将高压缸转子与发电机转子挠性连接并阻隔汽轮机的中压缸与低压缸的进排汽口，实施起来对改造的设计和施工方要求十分高。

3)目前电力系统并不缺乏电能，且电力系统的电能可以来自水电、风电、光伏等更为清洁环保的能源，因此没有必要再浪费化石燃料作为维持同步调相机发出无功的能源。目前煤炭价格处于历史高位，用煤来作为调相机的能源来源成本高昂，经济效益差。

4)该方案中的调相机需要原动机，而当前电力系统中的调相机均为自并励调相机，即调相机没有原动机、调相机直接接在系统交流母线上。因此该方案中调相机的型式已不再符合电力系统主流配置。

5)该方案采用高压缸蒸汽推动高压缸转子，高压缸转子连接发电机转子从而构成调相机的原动机，通过调节高压缸进气量来调节调相机进相工作状态，响应速率较慢。

本发明提出一种将退役发电机改为自并励同步调相机的方法。未来煤电机组生存空间将持续被压缩，一大批火电机组面临退役。同时，随着高压直流输电输送规模的持续扩大和可再生能源的大规模发展，电力系统面临无功缺乏的局面。如能将退役的同步发电机改造成为同步调相机不仅能有效利用退役机组，还能够为电力系统提供无功支撑，变废为宝，一举两得。

本发明提出的将退役发电机改为自并励同步调相机的方法，即将退役的同步发电机不用原动机来拖动，在轴上又不带任何机械负载，而是接在电网上空载运转，专门用它来调整系统的无功功率。其特点是通过将汽轮机与同步发电机解耦，改为由电网提供该同步电机维持旋转所需的全部能源，从而将退役发电机转化为同步调相机。

请参见图1，本发明实施例提供了一种将退役发电机改为自并励同步调相机的方法，包括步骤：

S1、将汽轮机和原有发电机之间的联轴器进行拆除，以使同轴安装的汽轮机和所述原有发电机解耦。

步骤S1为拆除汽轮机和发电机之间联轴器，将同轴安装的汽轮机和发电机解耦。

S2、新增一台启动电动机，并使用耦合器和联轴器将所述启动电动机和所述原有发电机进行连接。

进一步地，步骤S2具体为：

拆除原有汽轮机，新增一台异步感应电动机，并使用耦合器和联轴器将所述启动电动机和所述原有发电机进行连接。

在本发明实施例中，步骤S2为新增一台异步感应电动机，在原同步发电机转子轴的涡轮端，或者汽轮机侧，新增耦合器和联轴器将异步感应电动机和同步调相机连接起来。

需要说明的是，为了能够并网，同步调相机启动后首先需要加速至额定转速。由于原本作为原动机的汽轮机此时已经和调相机解耦，此时需要一个设备作为启动设备。若使用异步感应电机作为旋转设备来拖动同步调相机进入额定转速，则必须将原有汽轮机拆除。

需要说明的是，步骤S2也可以使用静止变频装置(SFC)作为同步调相机的启动装置。

当采用静止变频装置(SFC)作为同步调相机的启动装置时，启动示意图如图3，调相机启动时，先由励磁建立转子磁场。启动电源从外部电网引接，经由专门的隔离变后通过SFC变频启动设备进行整流和变频，再经隔离开关输出给调相机定子，拖动整个机组升速至105％额定转速，再断开变频器开关，转子进入惰转模式。在转速降到额定值3000rpm前，增加励磁使调相机电压升到额定值，调相机满足同期条件后与系统并网，完成启动。

如采用SFC作为启动装置，因启动过程变频装置谐波较大，需对变频启动过程中转子阻尼系统的承受能力进行核算。另外在对电机本体改造时，也需要对电机转子进行改造，以满足变频启动(需静止励磁配合)的要求。

采用SFC作为启动装置的方案还具有占地少，不用拆除汽轮机设备，不用新增电动机的优点，可以进一步减少改造的投资。在未来如果需要将同步调相机还原成为同步发电机的情况下，该方案也能够适应。除此之外，该方案由于没有电动机，简化了整个机组的设计，使机组的暂态特性更加地简单明了，从源头上消除了可能的因为电动机导致的同步失败等问题。

S3、采用新增励磁机的方式或采用改造同轴励磁机激磁回路的方式对励磁调节系统进行改造，以使所述励磁调节系统满足同步调相机的励磁电流标准。

进一步地，步骤S3具体包括：

若所述原有发电机为采用励磁机励磁的发电机，则采用新增励磁机的方式对励磁调节系统进行改造，以使所述励磁调节系统满足同步调相机的励磁电流标准；

若所述原有发电机为采用自并励交流励磁系统的发电机，则采用改造同轴励磁机激磁回路的方式对励磁调节系统进行改造，以使所述励磁调节系统满足同步调相机的励磁电流标准。

在本发明实施例中，需要说明的是，由于调相机在完全输出无功时需要更大的励磁电流，因此需要改造励磁调节系统来适应。励磁系统作为调相机并网运行时的核心控制系统，实时控制调相机的运行工况，对调相机动态无功支撑要求大大高于发电机，要求在0.8倍额定电压下仍具备2倍无功功率的支撑能力。

对采用励磁机励磁的发电机，可通过新增更大容量励磁机来达到增大励磁电流的效果。

而对采用自并励交流励磁系统的发电机，可通过控制可控整流器中可控硅整流元件的控制角来增大交流励磁机的励磁电流，从而增大发电机的励磁电流。

更大的励磁电流会带来转子绕组及其端部组构件更严重的发热，因此需要增强励磁系统转子绕组及端部结构件的散热条件，如增加冷却器的数量、更换导电性能更好的转子铜线、加装端部屏蔽以降低转子端部结构件发热影响等。如有需要，还可将励磁系统冷却方式由空冷改为空-水冷或水冷方式，以提高励磁系统的散热水平。

S4、对转子绕组的散热情况进行计算，并根据计算结果确定同步调相机的发出和吸收无功功率的范围，根据所述发出和吸收无功功率的范围对所述原有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。

在本发明实施例中，进一步地，所述对转子绕组的散热情况进行计算，具体包括：

对过励状态的转子温升数据进行计算；

对欠励状态的端部电磁场和强度场进行计算；

对启动过程的转子损耗及发热量进行计算；

对并网过程的转子惰走数据进行计算。

在本发明实施例中，进一步地，所述对所述原有发电机本体进行改造的方式包括更换冷却器、更换转子铜线、加装端部屏蔽器中的一种或多种。

需要说明的是，调相机从电力系统吸收有功功率时只需要克服自身的机械损耗，其功角很小，电枢反应电势与激磁电势基本重合，过励运行时，电枢发应起纯去磁作用，转子励磁电流增大，因此需核算转子绕组的散热。

调相机欠励运行时，端部漏磁增加，端部损耗增大，端部结构件发热增加，因此需对电机端部电磁场及温度场进行核算。

调相机并网过程一般采用拖动到高转速而后惰走并网，需要对调相机的并网过程进行重新校验以确定调相机并网同期窗口。

由上述分析可知，电机本体的改造包含以下内容：

1)开展过励状态转子温升计算，欠励状态端部电磁场、强度场计算分析，启动过程转子损耗及发热量分析计算，并网过程转子惰走计算分析；

2)根据计算分析的结果确定发电机改造为调相机时发出和吸收无功功率的范围，根据需要提高发电机转子绕组及端部结构件的散热能力，包括更换冷却器、更换转子铜线、加装端部屏蔽等。

S5、新增一个止推轴承，以使所述原有发电机的机械机构满足预设的同步调相机运行要求。

进一步地，所述将退役发电机改为自并励同步调相机的方法还包括：

新增一个支撑轴承，以使所述原有发电机的机械机构满足预设的同步调相机运行要求。

原机组的机械结构不能满足同步调相机运行要求，因此需要进行机械改造。机械结构改造范围包含止推轴承和支撑轴承。在原同步发电机上，汽轮机充当了止推轴承的作用。由于此时汽轮机已和发电机的转子轴解耦，所以需要新增一个止推轴承。

如果同步调相机的动态特性不满足要求，还需要安装支撑轴承防止长轴摆动等。可以在同步调相机的轴上、轴承上安装振动检测装置，当振幅超过一定限度时放出报警，以示同步调相机的动态特性未满足要求。此时需要安装一个支撑轴承，防止长轴摆动。

S6、对所述原有发电机的保护装置和监控系统进行改造，以使所述保护装置和监控系统满足预设的同步调相机运行要求。

需要说明的是，退役发电机改造为同步调相机还需要对发电机保护装置及监控系统进行改造。

首先，调相机的运行方式和启动方式与发电机有不同之处，因此需要改变原发电机保护装置中的保护功能配置、保护定值整定以及调整励磁系统限制功能定值整定：

1)调相机的差动保护、定子接地保护、转子接地保护、过负荷保护、复压过流保护、过励磁保护、过电压保护等可继续沿用常规发变组保护中保护配置。

2)因为调相机失磁时的机端阻抗轨迹在第二、三象限,阻抗轨迹的收敛性较差,失磁状态与正常状态的区分度不够,因此,失磁保护不宜再使用发电机保护中的阻抗原理,而采用逆无功、机端电压、母线电压、转子电压等组合判据实现。

3)由于调相机无机械原动力输入,有功功率近似为0,不存在与电网失步的可能性,因此无需配置失步保护。

4)为了防止全站失电后线路重合闸,调相机未经同期并网的情况，需要新增发变组保护配置中没有的低压解列保护。

5)调相机SFC变频启动时间长，需要增加低频差动、低频过流、低频零序电压保护功能，以提高低频过程中的保护性能

6)调相机励磁无功功率欠励限制主要作用在零有功功率附近，并应与调相机失磁保护配合。

7)常规发电机励磁系统强励电压倍数为2倍左右，而调相机的强励电压倍数为3.5倍，相应的，负载最大励磁电流整定值也需要提高至2.5倍额定励磁电流。

其次，由于调相机的保护功能配置变化，相应的调相机监控系统中的测点也会发生变化。同时，由于调相机具有强励运行方式和变频启动方式，与发电机具有显著不同，调相机监控系统的内部逻辑也需要修改：

1)监控系统中启动顺序操作逻辑改为：

在调相机启动时，主励磁回路先不投入，通过SFC和他励回路在较短时间内将调相机转子拖动至1.05倍额定转速，然后SFC系统退出，在确认SFC系统退出后投人主励回路，通过控制励磁系统建立额定机端电压，再在调相机惰性降速过程中利用自动准同期装置完成同期点捕捉和合闸任务。

2)准同期装置的接线和内部逻辑也需要修改：

当机组为发电机时，同期点可能有机端断路器GCB和主变高压侧断路器两处，同期装置设有选线器，并有和机组分布控制系统(DCS)和汽机控制系统(DEH或TCS)的信息交换；当机组改为调相机后，不存在孤岛运行FCB工况，因此不再需要两个同期点，选取机端断路器GCB或主变高断路器其中之一为同期点即可，不再需要选线器，也因为脱开了汽机，不再需要和汽机控制系统(DEH或TCS)的信息交换。因此需要修改准同期装置的接线以及相应的准同期装置的内部逻辑。

通过以上修改，调相机监控系统最终实现协调控制同步调相机的启动顺序操作、励磁系统以及同步并网，以及监控新的调相机保护系统、辅助系统、调相机运行状态。

S7、按预设的同步调相机油系统需求对所述原有发电机的油系统进行改造，得到由退役发电机改造而成的自并励同步调相机。

发电机改为自并励同步调相机后，电机转子转动的能量取自电网，一旦发生全厂失电事故，电机转子会失去电磁转矩，会在阻力转矩的作用下惰转，转子惰转过程需要润滑油系统在失电的情况下持续为轴承提供润滑油，因此需要对油系统进行改造，增配高位油箱和配置直流油泵。

在一个实施例中，本发明的将退役发电机改为自并励同步调相机的方法主要可以通过以下步骤实现：

1、核算发电机本体设计能满足同步调相机需求；

2、解耦同步发电机和汽轮机之间的波形连轴器并拆除汽轮机低压缸；

3、新增启动电动机；

4、修改同步发电机轴系参数使之满足同步调相机要求；

5、改造或新增止推轴承和支撑轴承；

6、新增励磁机或者改造同轴励磁机激磁回路；

7、改造油系统，配高位油箱和配置直流油泵；

8、改造发电机保护装置；

9、改造同期合闸装置；

10、修改控制系统测点及控制逻辑。

在本发明实施中，需要说明的是，本发明的基于退役发电机改造成的同步调相机的控制逻辑为：

1、通过调节励磁电流，改变励磁电势E₀，决定同步调相机发出无功功率还是吸收无功。

当励磁电流较大时，E₀较高，调相机处于过励磁状态，此时它向系统供给感性无功功率，起无功电源的作用；

当励磁电流较小时，E₀较小，调相机处于欠励磁，此时从系统吸收感性无功功率，起无功负荷的作用。

因此运行时，仅需增大/减小励磁电流，就能改变调相机无功功率的性质。

2、当调相机处于过励状态运行时，通过降低励磁电流，可以降低调相机发出的无功功率；

当调相机处于欠励状态时，通过降低励磁电流，可以增大调相机吸收的无功功率；

3、当调相机处于过励状态运行时，通过增大励磁电流，可以增加调相机发出的无功功率；

当调相机处于欠励状态时，通过增大励磁电流，可以降低调相机吸收的无功功率。

具体控制逻辑示意图如图4所示。通过以上方式可以通过调整励磁电流实现调整调相机的运行状态为发出无功还是吸收无功，以及增大或减少发出/吸收的无功功率。

相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

1)本发明提出一种将退役发电机转化自并励同步调相机的方案。因为发电机和同步调相机本质都是同步电机，因此可以通过拆除汽轮机，改为由电网提供该同步电机维持旋转所需的全部能源将退役发电机转化为同步调相机。将退役发电机转化为调相机，可以有效利用退役发电机设备，实现了退役发电机的有效再利用，腾出原机组大量外围用地(如煤场、脱硫吸收塔等)，促进传统火电优化升级。

2)将退役发电机转化为调相机对电力系统有三大好处：首先可以解决当前电力系统因远距离高压直流输电和大规模清洁能源并网带来的无功功率和转动惯量缺乏的问题，其次能为电网维持一个高水平的短路电流、保持更稳定电网运行状态，并有利于附近高压线路潮流的灵活调控，一举三得。

3)本发明不受原发电机组能源形式局限，燃煤机组、燃气机组，柴油发电机组乃至沼气等发电机组都可以按本方案改造，应用广泛。

4)本方案中的同步调相机是自并励调相机，即没有原动机，调相机直接挂在交流母线上，符合当前电力系统中调相机的情况。自并励同步调相机从电网吸收有功，按系统需要发出/吸收无功，不需要额外燃烧化石燃料，节能环保。

5)本方案采用直接将发电机与汽轮机之间的连接拆开、新增异步感应电机+耦合器来拖动调相机并网。对原机组，只需要保留油系统，锅炉、汽轮机、汽水循环系统以及外围的输煤、脱硫系统、脱硝系统都不再需要。如此，不仅可以腾出大量用地，节省设备，简化系统，也不会造成环境污染。系统的减少也带来设备维护的减少和运行人员的减少，节约成本，创造更多经济效益。

6)本方案采用自并励同步调相机，当机端电压高于额定电压时，可通过降低励磁电流，降低调相机发出的无功功率或者增大调相机吸收的无功功率；当机端电压低于额定电压时，可通过增大调相机励磁电流，增加调相机发出的无功功率或者降低调相机吸收的无功功率。因此较之采用汽轮机拖动的同步调相机，本方案可通过只改变励磁系统的电压电流调节同步调相机的工作状况，操作简单，响应速度极快，能快速向电网提供无极连续调节的容性或感性无功。

7)本方案改造难度小，改造成本低。改造成功后可节省大量运行人力并释放出大量用地。

需要说明的是，对于以上方法或流程实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种将退役发电机改为自并励同步调相机的方法，其特征在于，包括：

将汽轮机和原有发电机之间的联轴器进行拆除，以使同轴安装的汽轮机和所述原有发电机解耦；

新增一台启动电动机，并使用耦合器和联轴器将所述启动电动机和所述原有发电机进行连接；

采用新增励磁机的方式或采用改造同轴励磁机激磁回路的方式对励磁调节系统进行改造，以使所述励磁调节系统满足同步调相机的励磁电流标准；

对转子绕组的散热情况进行计算，并根据计算结果确定同步调相机的发出和吸收无功功率的范围，根据所述发出和吸收无功功率的范围对所述原有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；

新增一个止推轴承，以使所述原有发电机的机械机构满足预设的同步调相机运行要求；

对所述原有发电机的保护装置和监控系统进行改造，以使所述保护装置和监控系统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所述原有发电机的油系统进行改造，得到由退役发电机改造而成的自并励同步调相机。

2.根据权利要求1所述的将退役发电机改为自并励同步调相机的方法，其特征在于，所述新增一台启动电动机，并使用耦合器和联轴器将所述启动电动机和所述原有发电机进行连接，具体为：

拆除原有汽轮机，新增一台异步感应电动机，并使用耦合器和联轴器将所述启动电动机和所述原有发电机进行连接。

3.根据权利要求1所述的将退役发电机改为自并励同步调相机的方法，其特征在于，所述采用新增励磁机的方式或采用改造同轴励磁机激磁回路的方式对励磁调节系统进行改造，以使所述励磁调节系统满足同步调相机的励磁电流标准，具体包括：

若所述原有发电机为采用励磁机励磁的发电机，则采用新增励磁机的方式对励磁调节系统进行改造，以使所述励磁调节系统满足同步调相机的励磁电流标准；

若所述原有发电机为采用自并励交流励磁系统的发电机，则采用改造同轴励磁机激磁回路的方式对励磁调节系统进行改造，以使所述励磁调节系统满足同步调相机的励磁电流标准。

4.根据权利要求1所述的将退役发电机改为自并励同步调相机的方法，其特征在于，所述对转子绕组的散热情况进行计算，具体包括：

对过励状态的转子温升数据进行计算；

对欠励状态的端部电磁场和强度场进行计算；

对启动过程的转子损耗及发热量进行计算；

对并网过程的转子惰走数据进行计算。

5.根据权利要求1所述的将退役发电机改为自并励同步调相机的方法，其特征在于，所述对所述原有发电机本体进行改造的方式包括更换冷却器、更换转子铜线、加装端部屏蔽器中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的将退役发电机改为自并励同步调相机的方法，其特征在于，还包括：

新增一个支撑轴承，以使所述原有发电机的机械机构满足预设的同步调相机运行要求。

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