TRT同步发电机无刷励磁系统的设计研究.pdf

第19卷第3期 2005年9月 东方电气评论 DONGFANG DIANQI PINGLUN V01．19 No．3 Sep．2005 文章编号：1001—9006(2005)03—0158—04 TRT同步发电机无刷励磁系统的设计研究 郭 建，应 青 (东风电机厂股份有限公司，四川乐山614802) 摘要：简述TRT同步发电机的运用性能特点，并对TRT发电机无刷励磁系统的运行原理、结构设计特点及设计方法作简要介 绍。图2 关键词i TRT；同步发电机；元刷励磁；设计研究 中图分类号：TM340．2 文献标识码：A 1 前言 随着国家能源政策的调整，纯粹的中小型火力 发电站已被取缔，同时由于国家对环境保护要求的 日益提高，为降低因工业快速发展所造成的环境污 染，提高工业企业的综合经济效益，国家鼓励中小 型同步发电机用于余压发电、余热发电、热电联 供、城市垃圾处理等具有环保意义的项目。 我国是一个产钢大国，近年来随着国家能源基 础工业的快速发展，钢材的需求量加大，钢材价格 也不断上涨，全国各地纷纷新建钢厂。钢铁行业是 一个高能耗产业，也是污染较严重的行业，如何做 到既能降低能耗，又能达到环境保护要求，是每一 个钢铁企业面临的而且必须解决的问题。TRT同步 发电装置正是为满足这一需求而开发的一种新型发 电系统。 TRT同步发电机是指原动机为TRT的一种同步 发电机。骶玎即高炉煤气余压发电装置，该装置是 将炼钢高炉产生的压力煤气通过除尘后直接驱动涡 轮机，从而带动发电机发电，是一种将压能转化为 电能的系统装置。该系统与燃煤发电系统最大的区 别在于不需配置锅炉，近年来在国内得到逐步应 用，并取得了良好的社会和经济效益。由于该系统 具有一次性投入成本相对低，且成本回收快、无污 染等特点，具有广泛的市场前景。这里将重点介绍 无刷励磁同步发电机系统。 2 性能特点 由于豫T同步发电机使用于有煤气泄漏的环 境，因此发电机均采用无刷励磁，从根本上解决因 碳刷磨损而造成的环境污染和集电环产生的环火问 题。根据7mT的结构特点，发电机安装方式采用双 层双支撑结构，通风采用密闭自循环空气冷却。 TRT同步发电机类似于汽轮发电机，它除了具有汽 轮发电机的典型结构外还具有自身特点： (1)功率变化频繁(正常波动范围为±30％)； (2)运行中要求由发电机状态过渡到电动机状态 运行(电动机状态时为空载运行)，同时也要满足由 电动机状态恢复到发电机状态运行，电动机状态能 够持续运行时间不小于3h； (3)发电机需满足DCS系统监控要求； (4)无刷励磁装置满足发电机各种工况的励磁调 节(手动或自动)和强励磁的要求。励磁调节器具有 恒电压、恒功率因数和恒无功自动调节3个环节。 为满足高炉煤气顶压发电的特点，励磁调节器还具 有恒电压自动调节(发电机在启动并网过程中)和恒 励磁调节(发电机并网后)并实现恒无功功率或恒功 率因数自动调节，能使发电机在失磁状态下允许运 收藕日期：2004一ll一25 作者简介：郭建(1966一)。男，毕业于湘潭机电高等专科学院电机专业，电机主任设计员，高工。 应青(1967一)。女，毕业于重庆大学电机专业，电机副主任设计员。高工。 第3期 郭建等：豫T同步发电机无刷励磁系统的设计研究 159 行30rain； (5)发电机运行采用自并励方式，启励采用残压 启励为主(他励启励作为备用方式)。 3 设计特点 东风电机开发生产的TRT同步发电机无刷励磁 系统主要由同步发电机、交流励磁机、旋转整流 盘、励磁调节器和发电机转子回路监测装置等组 成，与早期的同型产品相比具有以下特点： (1)早期产品其交流励磁机励磁电源由同轴永磁 机提供。东风电机在产品设计时采用全新设计理 念，取消永磁机，励磁电源通过励磁变压器取自发 电机机端，使发电机整体结构更加合理紧凑，减小 了易损单元及维修量。 (2)将旋转整流盘设置于发电机励磁端外侧，以 便于整流盘安装和检修。根据不同的机型，为增加 机组的稳定性可根据需要增加辅助支撑结构。 (3)旋转整流盘整流回路每支路由2只旋转二极 管串联组成，当其中1只二极管发生故障时，另1 只仍能继续工作，不影响发电机正常运行，只需在 检修时更换故障二极管。为防止汽轮发电机转子失 步(或定子机端短路)在转子励磁绕组内产生过电 压，旋转整流回路还设有阻容保护电路。 (4)励磁回路装设有同步电机转子回路监测装 置，一方面对正常工作时的转子电流进行无接触测 量；另一方面，在旋转整流器发生桥臂二极管元件 开路或短路故障时，可发出报警监控信号。 (5)交流励磁机根据‰。顶值电压来设计，因 此同容量的交流励磁机的体积大于一般电机。 ①交流励磁机容量的选取 励磁机输入相电压： ，，．一2f丝垡±至堡垒璺Q!z2 u4—2．34(1+cosT