大容量短路试验发电机参数及结构优化设计

肖浩喆

摘要：社会经济迅猛发展，对电能的需求量显著增加，需要不断提升我国电力系统的运行水平，以满足时代发展需求，其中短路试验发电机在大流量试验效果显著，对提升电力系统运行安全性和稳定性起到积极作用，需要相关技术人员掌握大容量短路试验发电机的运行参数，做到持续优化结构设计，以提升大容量短路试验发电机的运行效率和质量，为人们提供安全稳定的用电环境，促使我国电力行业持续稳定发展。基于此，文章主要围绕大容量短路试验发电机参数及结构优化设计展开讨论，希望为更多电力工作者提供参考建议。

关键词：短路试验发电机；大容量；结构设计

引言

为了满足社会发展的电能需求，要不断提升输电系统电压、容量及输电距离，对此，高压断路器和变压器等原件发挥着重要作用，特别是短路试验发电机更适用于电力系统的高压电器元件中，比如高压断路器、变压器、电气开关及电缆等，实现短路电流开断、短时承受能力、热稳定等多项试验，对保证电力系统运行质量起到积极作用，需要相关人员重视大容量短路试验发电机在电力系统中的作用，以及对提升电力系统运行水平的影响，使大容量短路试验发电机得到充分利用，进一步提升电力系统运行的安全性。

1短路试验发电机的概况

短路发电机进行相关试验时，主要是测试在短时间承受极大电流，也就是常规发电机正常工作状态下突然出现短路状态，通过试验帮助工作人员更好的了解电力系统运行状况。短路发电机的参数日益增高，对短路试验发电机的短路电流、额定电压和电流、电压衰减等提出了更高要求，需要工作人员加大研究力度，以满足发电机的运行需求。

1.1短路试验发电机组的工作原理

其工作原理主要是由电机组拖动短路发电机组运行，达到指定转数后，输入励磁建立电压，在额定空载的运行条件下，发电机组的机械能瞬间转换为电能，在此过程中，短路期间产生的强大电流传输到短路试验发电机上，依据试验要求，发电机在1秒或几个周波内有极大的短路电流通过，这时超瞬变电抗和瞬变电抗发挥作用，瞬变电抗的数值越小，并且和超瞬变电抗越接近越好，同时需要合理控制短路试验发电机时间常数，若常数越大，短路电流衰减越小，不利于励磁系统运行。

1.2短路试验发电机的结构特点

（1）短路试验发电机主要采用卧式隐极式交流同步发电机结构，座式轴承，为了实现在系统短路过程中施加和控制励磁，往往会采取励磁系统，发电机运行工作制为间断运行，利用空气冷组、定子铁芯、绕组多路径向通风及转子空外冷，从而保证发电机安全稳定运行；（2）定子采用整体机座，铁芯为具有高导磁性、低损耗的特点，主要由无向硅钢片叠加制作，在铁芯和机座之间安置弹性定位筋，并且与铁芯整体压圈将铁芯压紧；（3）定位筋与机座采取焊接固定方式，与发电机铁芯断部无阶梯断铁芯，有扩槽，在此位置运用环氧填料将线圈固定。短路试验发电机运行过程中，在很短时间内产生强大电流，这一动作的产生会使绕组端部出现振动或变形，同时短路试验发电机会经历数千次的短路试验，对此，需要在定子绕组端部采用具有屏蔽结构及环氧树脂灌注的填充工艺，以保证发电机运行安全、可靠。

1.3短路试验发电机参数选型及优化

基于QFCJ-6500-2和QFCJ-3200-2型短路试验发电机，通过电磁参数优化，先后开发了5 900 MVA和两种不同电压等级的3 200 MVA短路试验发电机，优化后机组Xd′/Xd″比值降低，进一步降低了短路过程中电流衰减。同时根据用户的特殊需求，开发了18 kV等级高压短路试验发电机。

2大容量短路试验发电机结构优化设计策略

2.1提升发电机组的运行工况

为了最大限度的提升电力系统运行稳定性，有必要提升发电机组的运行工况，确保发电机组具备较强的适用性，优化发电机转子结构及性能，是发电机组可以在兼容运行工况下稳定运行。

2.2提升发电机组的短路容量和工作电压

短路试验发电机机端短路容量与工作电压成正比，与超瞬变电抗成反比，由此可见，提升发电机工作电压是非常有效的方式，随着电力系统中电网容量、电压的需求量不断增加，以往的短路试验发电机的工作电压很难满足试验设备的运行需求，需要更加用户需求将电压从原来的15kV提升至18-20kV，保障电网供电质量和效率。

2.3优化机组设备配置

短路试验发电机包括多个工作系统，比如发电机、拖动系统、冷却系统及润滑系统等，跟随科技发展步伐，使发电机组配置得到进一步优化，可以在发电机尾端安装变频启动系统，完全取代原有的拖动电机系统，通过这一改造，不仅可以缩小短路发电机组轴系长度，便于生产，有效控制成本造价，还可以推进变频系统的运用和推广，使变频系统的应用更加成熟化，实现智能化运行，大大提升了发电机组的运行稳定性，便于日后进行机组维护。

2.4做好机组状态监测和维护

短路试验发电机属于一种特殊的发电机类型，相对来讲，工作环境和条件比较恶劣，为了保证电力系统稳定运行，必须对短路发电机的生命周期运行状态进行全面监测和分析，根据诊断结果进行维护或检修，避免机组出现故障后进行维修，影响电力系统运行效率，还会给企业带来不可估量的经济损失和名誉损失。因此，需要定期做好机组状态监测和维护，一方面有助于提升机组运行可靠性，另一方面对提升企业综合效益起到积极作用。

3结束语

综上所述，大容量短路试验发电机在电力系统中扮演着重要角色，对提升电力系统运行品质起到重要作用，为了满足社会发展的用电需求，要不断加大短路试验发电机的研发和优化工作，在原有参数及设计结构的基础上，进一步完善和优化，以不断提升短路试验发电机的运行安全性和稳定性，使我国大电流电气设备的检测水平和能力得到提升，为我国电力系统稳定运行提供保障，促使我国电力行业持续稳定发展。

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