摘 要 本文介紹了水輪發(fā)電機(jī)電動(dòng)盤(pán)車裝置中定子電源裝置、轉(zhuǎn)子電源裝置的原理，闡述了電動(dòng)盤(pán)車裝置在現(xiàn)場(chǎng)的功能特點(diǎn)和工作方式，說(shuō)明了電動(dòng)盤(pán)車裝置在發(fā)電機(jī)改造和大修后的電動(dòng)盤(pán)車試驗(yàn)、空載試驗(yàn)、短路干燥試驗(yàn)等各項(xiàng)試驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機(jī) 電動(dòng)盤(pán)車 大修試驗(yàn)

1 概述

在水輪發(fā)電機(jī)的檢修中，特別是在大修或擴(kuò)大性大修中，往往要利用盤(pán)車來(lái)研磨推力軸承軸瓦和檢查定子線圈槽楔。同時(shí)，水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件緩慢地旋轉(zhuǎn)，測(cè)量主軸的擺度及調(diào)整機(jī)組軸線。水輪機(jī)采用機(jī)械盤(pán)車速度慢、定位差、勞動(dòng)強(qiáng)度大，特別是大型水輪發(fā)電機(jī)組，要使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，需要很大的盤(pán)車轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。而采用電力拖動(dòng)法即電動(dòng)盤(pán)車裝置，就比機(jī)械盤(pán)車簡(jiǎn)單、省力、準(zhǔn)確。

2 電動(dòng)盤(pán)車裝置配置方式

電動(dòng)盤(pán)車主要設(shè)備包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源裝置部分（空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)、干燥用）和發(fā)電機(jī)定子電源裝置部分（電動(dòng)盤(pán)車）。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源裝置部分主要用作發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)、干燥試驗(yàn)等。由1臺(tái)隔離變壓器、1面可控硅全橋整流柜、連接電纜等組成，設(shè)備一般固定布置在變壓器室，其直流輸出電源通過(guò)兩芯電纜連接至發(fā)電機(jī)零升柜。中央控制室裝設(shè)1套遠(yuǎn)方勵(lì)磁調(diào)節(jié)、測(cè)量、控制裝置，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控操作。

發(fā)電機(jī)定子電源裝置部分由隔離變壓器、可控硅全橋整流柜（1套整流電路和測(cè)量電路、3套大電流直流開(kāi)關(guān)、1套控制電路等）、連接電纜等部分組成。一般為可移動(dòng)式，隔離變壓器和可控硅全橋整流柜安裝在1個(gè)柜子內(nèi)，盤(pán)車時(shí)定子電源裝置由起重機(jī)吊到某臺(tái)發(fā)電機(jī)定子出線合適位置，再通過(guò)軟電纜分別連接至電源和發(fā)電機(jī)定子出線。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源裝置和定子電源裝置均由廠用400V供電。就近連接至動(dòng)力電源盤(pán)柜內(nèi)。電動(dòng)盤(pán)車裝置接線原理見(jiàn)圖1。

3 技術(shù)原理

載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受到電磁力的作用。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組通以恒定直流時(shí)，轉(zhuǎn)子各磁極將產(chǎn)生恒定磁勢(shì)IfW，從而在氣隙間及定子鐵芯上產(chǎn)生恒定磁通Φ。此時(shí)若定子線圈單相或多相通以直流時(shí)，定子線圈即線棒就會(huì)受到順時(shí)針（或反時(shí)針）的磁力，根據(jù)作用力和反作用力原理，轉(zhuǎn)子就會(huì)受到反時(shí)針（或順時(shí)針）的磁力，轉(zhuǎn)子也就旋轉(zhuǎn)起來(lái)。

對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，在轉(zhuǎn)子線圈通以直流電流并產(chǎn)生N、S磁場(chǎng)，三相定子線圈分別依此通以恒定直流時(shí)，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。

3.1 定子盤(pán)車柜

盤(pán)車裝置定子柜，由三相全控橋整流器和換相器組成，換相器由三個(gè)直流接觸器和三個(gè)續(xù)流二極管組成，其目的是依次接通A、B、C定子線圈，并防止切斷A、B、C定子線圈時(shí)所產(chǎn)生的過(guò)電壓。三相交流電源經(jīng)整流變壓器ZLB，由三相全控橋整流成直流電源。裝置布置合理，外部接線簡(jiǎn)單，使用操作方便。

主要組成結(jié)構(gòu)如圖2：總進(jìn)線自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)ZK；整流變壓器；三相全控橋整流電路；由R1C1、R2C2、R3C3、R4C4、R5C5、R6C6組成的阻容過(guò)電壓保護(hù)裝置；續(xù)流二極管D0（主要作用是防止半控橋失控）；接觸器JCA、 JCB、JCC（用于將電流分別輸出到定子A相 B相 C相）；續(xù)流二極管（主要功能是用于消除定子繞組斷流后的反電勢(shì)）。

盤(pán)車裝置定子電源柜電氣參數(shù)計(jì)算如下：盤(pán)車裝置定子部分，額定輸出1500安，最大定子直流電阻0.02413Ω，換算到75℃電阻為0.02816Ω，直流功率Pd= 63.36kVA。變壓器副邊線電壓U2=40V，考慮電纜及導(dǎo)線壓降，變壓器選定標(biāo)準(zhǔn)容量為80kVA。額定輸入電壓：400VAC/50Hz，定子柜輸出電壓：0～50V連續(xù)可調(diào)（DC），定子柜輸出電流：0～1500A（DC）?？稍诂F(xiàn)地（柜上）進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，可監(jiān)視測(cè)量交流電源側(cè)三相電壓、電流和直流側(cè)電壓、電流等。定子電源柜的直流開(kāi)關(guān)采用勒諾低壓電器，其他操作器件均采用施耐德或同檔次的低壓電器，體積小、可靠性高，免維護(hù)。分流器規(guī)格2000A/75mV采用優(yōu)質(zhì)表計(jì)。

3.2 轉(zhuǎn)子盤(pán)車柜

盤(pán)車裝置轉(zhuǎn)子柜，由三相全控橋整流器，一個(gè)直流端過(guò)壓保護(hù)組成，滅磁由發(fā)電機(jī)勵(lì)磁柜完成。三相交流電源經(jīng)整流變壓器輸出，由三相全控橋整流成直流電源，外部接線簡(jiǎn)單，使用操作方便，緊急情況下可跳開(kāi)發(fā)電機(jī)滅磁開(kāi)關(guān)。

主要組成結(jié)構(gòu)包括：總進(jìn)線自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)ZK；整流變壓器；過(guò)壓保護(hù)器；三相全控橋整流電路；由R1C1、R2C2、R3C3、R4C4、R5C5、R6C6組成的阻容過(guò)電壓保護(hù)裝置。

盤(pán)車裝置轉(zhuǎn)子柜技術(shù)參數(shù)如下：額定輸入電壓：400VAC/50Hz，轉(zhuǎn)子柜輸出電壓：0～300V連續(xù)可調(diào)（DC），轉(zhuǎn)子柜輸出電流：0～1250A（DC）?？稍诂F(xiàn)地（柜上）和遠(yuǎn)方（中央控制室）分別進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，現(xiàn)地可監(jiān)視測(cè)量交流電源側(cè)三相電壓、電流和直流側(cè)電壓、電流等，中央控制室可監(jiān)視測(cè)直流側(cè)電壓、電流等。

4 技術(shù)功能特點(diǎn)

發(fā)電機(jī)電動(dòng)盤(pán)車裝置具有通用性，可以滿足多臺(tái)發(fā)電機(jī)盤(pán)車需要。定子三相繞組采用一套三相全控整流電路供電，在直流側(cè)用大電流開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換的方式，轉(zhuǎn)子繞組采用一套獨(dú)立的三相全控整流電路供電。轉(zhuǎn)子電源、定子電源采用晶閘管橋式可控電路，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流和定子三相電流均可以分別連續(xù)調(diào)節(jié)控制，以最佳方式達(dá)到控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子快速啟動(dòng)、平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且具有一定的定位精度。盤(pán)車裝置在拆除數(shù)個(gè)磁極的情況下仍能進(jìn)行一定范圍的盤(pán)車要求。

整個(gè)裝置始終工作在穩(wěn)流狀態(tài)下，定子柜運(yùn)行方式下又可選擇“連續(xù)”、“點(diǎn)動(dòng)”兩種換相方式。連續(xù)方式下由控制器自動(dòng)換相，其換相間隔時(shí)間由盤(pán)車的電流變化自動(dòng)確定。點(diǎn)動(dòng)方式只需要在盤(pán)柜柜門(mén)或遠(yuǎn)方控制盒上人為控制各相間的切換。

調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)為靜止可控硅全控橋。系統(tǒng)由GDE-III調(diào)節(jié)器、整流變壓器、可控硅整流及出口開(kāi)關(guān)、及相關(guān)設(shè)備組成。其中調(diào)節(jié)器擬使用GDE-III 調(diào)節(jié)器采用西門(mén)子S7 200 PLC+最新數(shù)字移相觸發(fā)芯片TC787AP構(gòu)成的觸發(fā)板組成，其中PLC用于采集盤(pán)車電流反饋、移相給定控制、故障保護(hù)信號(hào)輸入、故障保護(hù)信號(hào)輸出，觸發(fā)板用于同步電壓的采集及移相脈沖輸出。

盤(pán)車時(shí)轉(zhuǎn)子定位準(zhǔn)確度25mm，盤(pán)車速度0.02～0.1轉(zhuǎn)/分。裝置具有反饋功能，能使輸出電流保持穩(wěn)定。具有保護(hù)功能，輸出開(kāi)接點(diǎn)，緊急情況下可跳開(kāi)發(fā)電機(jī)滅磁開(kāi)關(guān)。具有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、可控硅擊穿保護(hù)等功能，轉(zhuǎn)子柜配置直流過(guò)壓保護(hù)。具有繞組干燥功能，定、轉(zhuǎn)子電源柜均能向發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組供電進(jìn)行干燥，供電電流可調(diào)節(jié)。

5 工作方式

水輪發(fā)電機(jī)電動(dòng)盤(pán)車裝置始終工作在穩(wěn)流狀態(tài)下，定子柜運(yùn)行方式下又可選擇“連續(xù)”、“點(diǎn)動(dòng)”兩種換相方式。連續(xù)方式下由控制器自動(dòng)換相，其換相間隔時(shí)間由盤(pán)車的電流變化自動(dòng)確定。點(diǎn)動(dòng)方式只需要在盤(pán)柜柜門(mén)或遠(yuǎn)方控制盒上即可人為控制各相間的切換。輸出電流、給定值、控制角α人機(jī)界面顯示。運(yùn)行狀態(tài)指示，故障指示信號(hào)燈指示。在運(yùn)行過(guò)程中，分別設(shè)有過(guò)流，過(guò)壓保護(hù)、電流限制、直流電壓輸出限制、修改參數(shù)簡(jiǎn)單方便，掉電后數(shù)據(jù)自動(dòng)保存。脈沖輸出雙層隔離及指示。換相時(shí)，控制器自動(dòng)增大控制角α，以便減小輸出電流，減小對(duì)系統(tǒng)的沖擊。

6 結(jié)論

電動(dòng)盤(pán)車裝置由兩套可控硅調(diào)節(jié)大容量直流電源設(shè)備組成，裝置的電源電壓較低，但電流都比較大，除可用于大型水輪發(fā)電機(jī)電動(dòng)盤(pán)車試驗(yàn)，還可廣泛用作發(fā)電機(jī)零起升壓試驗(yàn)、空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)、干燥試驗(yàn)等，在發(fā)電機(jī)安裝改造施工期間提高試驗(yàn)效率。

參考文獻(xiàn)

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[2]中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì).GB 50150-2006電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2006.

作者簡(jiǎn)介

孫海龍（1975-），男，現(xiàn)為國(guó)網(wǎng)新源水電有限公司富春江水力發(fā)電廠工程師。1993年畢業(yè)于南京電力高等?？茖W(xué)校，從事電氣一次設(shè)備安裝維護(hù)試驗(yàn)工作，近期重點(diǎn)研究高電壓試驗(yàn)技術(shù)在發(fā)供電系統(tǒng)中的應(yīng)用。

作者單位

國(guó)網(wǎng)新源水電有限公司富春江水力發(fā)電廠 浙江省桐廬縣 311504