CN108306309A - 透平发电机组的改造方法及同步调相机组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及火力发电站技术领域，尤其涉及一种透平发电机组的改造方法，包括步骤一、将透平发电机组中透平的转子与发电机的转子拆开，并移动透平使透平离开发电机；步骤二，将发电机与一盘车装置连接，通过盘车装置使发电机升速并网；步骤三、发电机并网后，盘车装置退出，发电机在电网上维持空转。还涉及一种同步调相机组，由老旧的透平发电机组改造而成，包括发电机和盘车装置，发电机为透平发电机组中的发电机，且发电机的转子与透平发电机组中的透平的转子相脱离，发电机与电网相连接，盘车装置带动发电机升速并网。能够实现将老旧的透平发电机组改造成同步调相机组向电网输送无功功率，同时为高参数符合环保要求的新机组让出装机容量空间。
Description
技术领域
本发明涉及火力发电站技术领域，尤其涉及一种透平发电机组的改造方法及一种由老旧 的透平发电机组改造而成的同步调相机组。
背景技术
目前我国的电力装机容量总体上呈现过剩态势，发电设备的平均可利用小时数呈现持续 下降的趋势。持续推进燃煤机组淘汰落后产能和节能改造升级，累计关停小火电机组超过2800 万千瓦，实施节能改造约4亿千瓦，实施超低排放改造约1.6亿千瓦。全国火电机组平均供 电煤耗降至315克标煤/千瓦时(其中煤电平均供电煤耗约318克标煤/千瓦时)，达到世界先 进水平。另一方面，新能源比重的增加以及“西电东输”工程的推进等因素，局部区域电网 反而增加了对无功功率的需要。目前国内一般采用新建调相机的方式，来解决局部区域电网 无功功率的缺乏的问题。同步调相机作为电网重要的无功补偿设备运行有其悠久的历史了， 同步调相机运行于电动机状态，不带机械负载(或者少带机械负载)，也不带原动机，只有向 电力系统提供无功功率的同步电机。用于改善电网功率因数，维持电网电压水平。它对电网 的稳定运营起到至关重要的作用。伴随着可再生能源不断发展，传统电站换代升级以及特高 压输变电技术的不断扩张，同步调相机市场稳定增长。有机构预测：到2020年全球同步调相 机市场规模近35亿元。并且，额定功率超过200MVAr的同步调相机增速最快并将主导全球同 类产品市场。目前国内已经开展了300MVAr的大型调相机的相关研究。
鉴于一方面，环保压力迫使一些服役较久的电厂被迫提前退役，另一方面，未来满足新 能源比重的上升，需要大规模新建调相机站，如果能够将老的透平发电机组改造成同步调相 机组，即将老的电厂改造成调相机站，则可实现“废物”利用，既为高参数符合环保要求的 新机组让出装机容量空间，又使老的电厂变身为调相机站向电网输送动态无功功率，提升电 网的安全性，增加电网对新能源的吸纳能力。因此，亟需一种能够使老的透平发电机组变成 同步调相机组的改造方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够将老的透平发电机组改造成同步调相机组的透 平发电机组的改造方法及一种由老旧的透平发电机组改造而成的同步调相机组，以克服现有 技术的上述缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种透平发电机组的改造方法，包括如下步骤：步骤一、将透平发电机组中透平的转子 与发电机的转子拆开，并移动透平使透平离开发电机；步骤二，将发电机与一盘车装置连接， 通过盘车装置使发电机升速并网；步骤三、发电机并网后，盘车装置退出，发电机在电网上 维持空转。
优选地，发电机与一励磁机连接，在步骤三中，对励磁机的励磁电流的大小进行调节， 使发电机过励磁运行而向电网输出感性无功功率或欠励磁运行而向电网输出容性无功功率。
优选地，在步骤二中，将发电机通过一主变压器与电网连接。
优选地，在步骤二中，盘车装置包括一离合器和一盘车马达，将离合器的输入端与盘车 马达连接，将离合器的输出端与发电机连接，然后，盘车马达升速，离合器输入端的转速超 过输出端的转速而自动啮合，使发电机随盘车马达升速并网；在步骤三中，盘车马达降速， 离合器自动脱开，使盘车装置退出。
优选地，在离合器的输入端设置一制动器。
一种同步调相机组，由老旧的透平发电机组改造而成，包括发电机和盘车装置，发电机 为透平发电机组中的发电机，且发电机的转子与透平发电机组中的透平的转子相脱离，发电 机与电网相连接，盘车装置与发电机连接并带动发电机升速并网。
优选地，发电机与一励磁机连接。
优选地，发电机通过一主变压器与电网连接。
优选地，盘车装置包括一离合器和一盘车马达，离合器的输入端与盘车马达连接，离合 器的输出端与发电机连接。
优选地，在离合器靠近发电机的一侧设有一个推力轴承作为死点。
优选地，在离合器靠近发电机的一侧设有一个第一径向轴承，在离合器靠近盘车马达的 一侧设有一个第二径向轴承。
优选地，第一径向轴承和推力轴承为同一径向推力联合轴承。
优选地，在离合器的输入端设有一制动器。
与现有技术相比，本发明具有显著的进步：
能够实现将老旧的透平发电机组改造成同步调相机组，从而实现“废物”利用，既为高 参数符合环保要求的新机组让出装机容量空间，又使老旧的透平发电机组变身为同步调相机 组向电网输送动态无功功率，提升电网的安全性，增加电网对新能源的吸纳能力。
附图说明
图1是本发明实施例的由老旧的透平发电机组改造而成的同步调相机组的结构示意图。
图2是本发明实施例的同步调相机组的“V”型特性曲线。
图3是本发明实施例的同步调相机组的补偿原理的等值电路示意图。
图4是本发明实施例的同步调相机组的补偿原理的向量图。
图中：
1、发电机 2、盘车装置
21、离合器 22、盘车马达
23、制动器 24、径向推力联合轴承
25、第二径向轴承 3、主变压器
4、电网 5、励磁机
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本 发明，而并非对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示 所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发 明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重 要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、 “连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可 以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是 两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在 本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1至图4所示，本发明的透平发电机组的改造方法的一种实施例。
本实施例的透平发电机组的改造方法包括如下步骤：
步骤一、将透平发电机组中透平的转子与发电机1的转子拆开，并移动透平使透平离开 发电机1。即先拆除透平发电机组中的原动机，即拆除透平，该透平可以是燃气轮机，或者 是汽轮机。具体地，可以拆除透平与发电机1之间的联轴器，并将透平移除，或者移动透平， 使透平的转子与发电机1的转子离开一定的安全距离。
步骤二，将发电机1与一盘车装置2连接，通过该盘车装置2实现将发电机1的转速提 升到原工作转速，使发电机1升速并入电网4。优选地，盘车装置2可以包括一离合器21和一盘车马达22，将离合器21的输入端与盘车马达22连接，将离合器21的输出端与发电机1连接，则通过盘车马达22升速，使离合器21输入端的转速超过离合器21输出端的转速，此时离合器21自动啮合，从而可实现发电机1随盘车马达22升速并网。盘车马达22的形式并不局限，优选采用液压马达。为防止在油拖力矩下，盘车马达22的转速过高，优选地，可以在离合器21的输入端设置一制动器23。
步骤三、发电机1并网后，盘车装置2退出，发电机1在电网4上维持空转。本实施例中，在发电机1并网后，盘车马达22降速，离合器21输入端的转速低于离合器21输出端的 转速时，离合器21自动脱开，从而实现盘车装置2退出。此时，发电机1无原动机挂在电网 4上，并向电网4输出无功功率，即构成同步调相机组。由此即实现了将透平发电机组改造 成同步调相机组。
优选地，本实施例中，将发电机1与一励磁机5连接，且将发电机1通过一主变压器3与电网4连接，则在上述步骤三中，发电机1无原动机挂在电网4上后，通过对励磁机5的 励磁电流的大小进行调节，可以调节发电机1向电网4输出的无功功率的性质，使发电机1 过励磁运行而向电网4输出感性无功功率，或者使发电机1欠励磁运行而向电网4输出容性 无功功率。参见图2，显示了同步电机输出电流，即发电机1输出电流与励磁机5励磁电流 的大小之间的关系。
一般情况下，当电网在重负荷时，负担着很大一部分感性无功功率。因而，整个电网的 功率因数较低，而电网的传输容量是一定的，值低，则电网传输有功功率的能力 减少，线路的损耗和压降增大，电压降低。此时，在负荷枢纽点安装同步调相机组，并且让 其在过励磁状状态下运行，对负荷所需的感性无功功率实现就地供给。参见图3和图4，显 示了同步调相机组的补偿原理，图中，a为系统电源，b为同步调相机组，XL和RL为感性负 荷，I为系统电源电流，IQC为同步调相机组电流，IL为负荷电流，IF为负荷电流有功分量， IQL为负荷电流无功分量。安装同步调相机组且提供无功功率补偿后，功率因数由增大 为从而提高了电网对有供功率的传输能力。当电网在低谷负荷运行时，电网或部分网 络出现了容性无功功率超过感性无功功率时，即会引起电网的电压升高，此时，使同步调相 机组欠励磁运行，从而平衡容性无功功率，抑制和改善电压升高的状况发生。
进一步，本实施例中，在离合器21靠近发电机1的一侧设有一个推力轴承作为死点，可 保证上述步骤三中盘车装置2轴系与发电机1轴系的安全脱开，从而保证调相运行的安全可 靠。
进一步，本实施例中，在离合器21靠近发电机1的一侧设有一个第一径向轴承，在离合 器21靠近盘车马达22的一侧设有一个第二径向轴承25，则在上述步骤二中，在离合器21 啮合时，第一径向轴承和第二径向轴承25分别在离合器21的两侧形成轻载轴承，能够满足 离合器21的使用要求，保证发电机1正常升速并网，并为上述步骤三中盘车装置2的退出提 供安全可靠性。
作为死点的推力轴承可以是独立于第一径向轴承的设置在离合器靠近发电机一侧的推力 轴承。优选地，为缩短轴系长度，在本实施例中，参见图1，推力轴承和第一径向轴承为同 一径向推力联合轴承24。
综上，本实施例的透平发电机组的改造方法能够实现将老旧的透平发电机组改造成同步 调相机组，从而实现“废物”利用，既为高参数符合环保要求的新机组让出装机容量空间， 又使老旧的透平发电机组变身为同步调相机组向电网4输送动态无功功率，提升电网4的安 全性，增加电网4对新能源的吸纳能力。
本发明实施例还提供了一种同步调相机组。本实施例的同步调相机组由老旧的透平发电 机组改造而成，参见图1，本实施例的同步调相机组包括发电机1和盘车装置2，发电机1为 老旧的透平发电机组中的发电机，且发电机1的转子与透平发电机组中的透平的转子相脱离， 发电机1与电网4相连接，盘车装置2与发电机1连接，用于带动发电机1升速并网，并在 发电机1并网后退出，使发电机1在电网4上维持空转，从而实现调相运行。
优选地，盘车装置2包括一离合器21和一盘车马达22，离合器21的输入端与盘车马达 22连接，离合器21的输出端与发电机1连接，则通过盘车马达22升速，使离合器21输入端的转速超过离合器21输出端的转速，此时离合器21自动啮合，从而可实现发电机1随盘车马达22升速并网。在发电机1并网后，盘车马达22降速，离合器21输入端的转速低于离 合器21输出端的转速时，离合器21自动脱开，从而实现盘车装置2退出。此时，发电机1 无原动机挂在电网4上，并向电网4输出无功功率，同步调相机组即进行调相运行。本实施 例中盘车马达22的形式并不局限，优选采用液压马达。为防止在油拖力矩下，盘车马达22 的转速过高，优选地，可以在离合器21的输入端设置一制动器23。
优选地，本实施例中，发电机1与一励磁机5连接，且发电机1通过一主变压器3与电网4连接，则在同步调相机组调相运行时，通过对励磁机5的励磁电流的大小进行调节，可以调节发电机1向电网4输出的无功功率的性质，使发电机1过励磁运行而向电网4输出感性无功功率，或者使发电机1欠励磁运行而向电网4输出容性无功功率。
进一步，本实施例中，在离合器21靠近发电机1的一侧设有一个推力轴承作为死点，可 保证盘车装置2退出时，盘车装置2轴系与发电机1轴系的安全脱开，从而保证调相运行的 安全可靠。
进一步，本实施例中，在离合器21靠近发电机1的一侧设有一个第一径向轴承，在离合 器21靠近盘车马达22的一侧设有一个第二径向轴承25，则在离合器21啮合时，第一径向 轴承和第二径向轴承25分别在离合器21的两侧形成轻载轴承，能够满足离合器21的使用要 求，保证发电机1正常升速并网，并为盘车装置2的退出提供安全可靠性。
作为死点的推力轴承可以是独立于第一径向轴承的设置在离合器靠近发电机一侧的推力 轴承。优选地，为缩短轴系长度，在本实施例中，推力轴承和第一径向轴承为同一径向推力 联合轴承24。
本实施例的同步调相机组可以通过本实施例提供的透平发电机组的改造方法获得。
综上所述，本实施例的透平发电机组的改造方法以及通过该改造方法获得的同步调相机 组，能够实现将老旧的透平发电机组改造成同步调相机组，从而实现“废物”利用，既为高 参数符合环保要求的新机组让出装机容量空间，又使老旧的透平发电机组变身为同步调相机 组向电网4输送动态无功功率，提升电网4的安全性，增加电网4对新能源的吸纳能力。
以上所述仅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， 在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为 本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种透平发电机组的改造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将透平发电机组中透平的转子与发电机(1)的转子拆开，并移动所述透平使所述透平离开所述发电机(1)；
步骤二，将所述发电机(1)与一盘车装置(2)连接，通过所述盘车装置(2)使所述发电机(1)升速并网；
步骤三、所述发电机(1)并网后，所述盘车装置(2)退出，所述发电机(1)在电网(4)上维持空转。
2.根据权利要求1所述的透平发电机组的改造方法，其特征在于，所述发电机(1)与一励磁机(5)连接，在所述步骤三中，对所述励磁机(5)的励磁电流的大小进行调节，使所述发电机(1)过励磁运行而向电网(4)输出感性无功功率或欠励磁运行而向电网(4)输出容性无功功率。
3.根据权利要求2所述的透平发电机组的改造方法，其特征在于，将所述发电机(1)通过一主变压器(3)与所述电网(4)连接。
4.根据权利要求1所述的透平发电机组的改造方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述盘车装置(2)包括一离合器(21)和一盘车马达(22)，将所述离合器(21)的输入端与所述盘车马达(22)连接，将所述离合器(21)的输出端与所述发电机(1)连接，然后，所述盘车马达(22)升速，所述离合器(21)输入端的转速超过输出端的转速而自动啮合，使所述发电机(1)随所述盘车马达(22)升速并网；在所述步骤三中，所述盘车马达(22)降速，所述离合器(21)自动脱开，使所述盘车装置(2)退出。
5.根据权利要求4所述的透平发电机组的改造方法，其特征在于，在所述离合器(21)的输入端设置一制动器(23)。
6.一种同步调相机组，其特征在于，由老旧的透平发电机组改造而成，包括发电机(1)和盘车装置(2)，所述发电机(1)为所述透平发电机组中的发电机，且所述发电机(1)的转子与所述透平发电机组中的透平的转子相脱离，所述发电机(1)与电网(4)相连接，所述盘车装置(2)与所述发电机(1)连接并带动所述发电机(1)升速并网。
7.根据权利要求6所述的同步调相机组，其特征在于，所述发电机(1)与一励磁机(5)连接。
8.根据权利要求7所述的同步调相机组，其特征在于，所述发电机(1)通过一主变压器(3)与所述电网(4)连接。
9.根据权利要求6所述的同步调相机组，其特征在于，所述盘车装置(2)包括一离合器(21)和一盘车马达(22)，所述离合器(21)的输入端与所述盘车马达(22)连接，所述离合器(21)的输出端与所述发电机(1)连接。
10.根据权利要求9所述的同步调相机组，其特征在于，在所述离合器(21)靠近所述发电机(1)的一侧设有一个推力轴承作为死点。
11.根据权利要求10所述的同步调相机组，其特征在于，在所述离合器(21)靠近所述发电机(1)的一侧设有一个第一径向轴承，在所述离合器(21)靠近所述盘车马达(22)的一侧设有一个第二径向轴承(25)。
12.根据权利要求11所述的同步调相机组，其特征在于，所述第一径向轴承和所述推力轴承为同一径向推力联合轴承(24)。
13.根据权利要求9所述的同步调相机组，其特征在于，在所述离合器(21)的输入端设有一制动器(23)。
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