摘 要:文章以重慶水輪發(fā)電機(jī)試驗(yàn)站工藝方案設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),簡(jiǎn)單地介紹了其中的工藝方案的選擇方法。本試驗(yàn)站工藝方案選擇涵蓋的機(jī)組類型有高壓水輪發(fā)電機(jī)、高低壓異步電動(dòng)機(jī)、高低壓變頻異步電動(dòng)機(jī)、高壓同步電動(dòng)機(jī)等產(chǎn)品及基本系列。
關(guān)鍵詞:水輪發(fā)電機(jī);工藝方案;選擇方法;機(jī)組類型
1 試驗(yàn)臺(tái)位的確定
重慶水輪發(fā)電機(jī)試驗(yàn)站根據(jù)被試產(chǎn)品型號(hào)、規(guī)格、產(chǎn)品特性及試驗(yàn)時(shí)對(duì)設(shè)備要求考慮試驗(yàn)臺(tái)位。由于產(chǎn)品以大中型電機(jī)為主,年產(chǎn)電機(jī)千瓦數(shù)大,被試產(chǎn)品臺(tái)數(shù)不多,為提高設(shè)備利用率,擬建低壓異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)位一個(gè),承擔(dān)工頻及變頻0.38kV、0.8-1.6MW;0.69kV、0.8-3MW;1.14kV、0.8-4.2MW電機(jī)試驗(yàn)。高壓同步、異步及變頻電動(dòng)機(jī)共用試驗(yàn)臺(tái)位一個(gè),承擔(dān)異步電動(dòng)機(jī):3/3.3kV、0.8-4.5MW直接負(fù)載試驗(yàn)、0.8-4.5MW疊頻試驗(yàn);6/6.6kV、0.8-5MW直接負(fù)載試驗(yàn)、0.8-7MW疊頻試驗(yàn);10/10.5kV、0.8-6MW直接負(fù)載試驗(yàn),0.8-7.5MW疊頻試驗(yàn)。同步電動(dòng)機(jī)3.3kV、零功試驗(yàn)0.8-5MVA、6kV零功試驗(yàn)0.8-9MVA、10kV零功試驗(yàn)0.8-12.5MVA試驗(yàn);臥式高壓水輪發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)位一個(gè)。承擔(dān)50/60Hz、6~24極、6.6kV、10.5kV、13.8kV,3~12.5MW水輪發(fā)電機(jī)以空載短路法進(jìn)行的試驗(yàn)。本方案試驗(yàn)時(shí),異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)可以采用同型號(hào)、同規(guī)格兩臺(tái)電機(jī),一臺(tái)作被試機(jī),一臺(tái)作陪試機(jī),以對(duì)拖的方式進(jìn)行直接負(fù)載試驗(yàn),一臺(tái)做完試驗(yàn),不改變接線,僅改變控制,可將陪試機(jī)變成被試機(jī),原被試機(jī)轉(zhuǎn)換成陪試機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。一次可完成兩臺(tái)電機(jī)試驗(yàn)。同時(shí)也考慮了在極數(shù)相同的情況下,以不小于被試機(jī)容量的異步電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)作為彼此的陪試機(jī)進(jìn)行直接負(fù)載試驗(yàn),為解決試驗(yàn)負(fù)載提供了方便。
2 電氣系統(tǒng)
高壓電氣系統(tǒng):由XGN2-12型高壓開(kāi)關(guān)柜共20臺(tái),完成供電、輸出、轉(zhuǎn)換、閉鎖、測(cè)量、接線等操作,完成短路、過(guò)流、過(guò)載等保護(hù),帶電顯示、支持試驗(yàn)順利完成。高壓接線箱五臺(tái),完成被、陪試機(jī)接線,帶工作狀態(tài)信號(hào)指示(如圖1所示)。
低壓供電系統(tǒng):低壓GGD型開(kāi)關(guān)柜共,完成試驗(yàn)站低壓配電,試驗(yàn)臺(tái)及其他輔助設(shè)施的電源供給,輔機(jī)電源的控制等操作,并具有短路、過(guò)流、過(guò)載保護(hù)、工作狀態(tài)信號(hào)等功能。低壓接線箱二臺(tái),完成被、陪試機(jī)接線,帶工作狀態(tài)信號(hào)指示。直流接線箱三臺(tái),完成被、陪試機(jī)接線,帶工作狀態(tài)信號(hào)指示(如圖1所示)。
圖1 電氣原理圖
3 試驗(yàn)電源
試驗(yàn)站試驗(yàn)用電由廠變10kV供電。要求選用兩套額定功率為8000kW的變頻器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)16000kW,整流單元需采用AFE四象限整流方式容量7400kVA,額定輸出電壓為3.3kV、6.6kV、10.5kV四象限高壓變頻器。其中一套作為被試電機(jī)的試驗(yàn)電源,另一套作為試驗(yàn)時(shí)的加載系統(tǒng),將試驗(yàn)?zāi)芰炕仞?0kV電網(wǎng)。采用直接負(fù)載法能完成7.5MW,3.3kV、6.6kV、10.5kV異步電動(dòng)機(jī)及同步電動(dòng)機(jī)負(fù)載溫升試驗(yàn)。采用疊頻法,單臺(tái)能完成5.5MW,3.3kV、6.6kV、10.5kV異步電動(dòng)機(jī)溫升試驗(yàn)。兩臺(tái)并聯(lián),能完成11MW,3.3kV、6.6kV、10.5kV異步電動(dòng)機(jī)溫升試驗(yàn)。變頻電源能在3.3kV、6.6kV、10.5kV下實(shí)現(xiàn)等功率變換。能穩(wěn)壓、穩(wěn)頻,電壓波動(dòng)不超過(guò)±1%Un,頻率波動(dòng)不超過(guò)±1%fn(額定頻率大于等于8HZ時(shí)),頻率、電壓可獨(dú)立控制與調(diào)節(jié)。多極對(duì)數(shù)和低頻額定頻率在10Hz以下、額定轉(zhuǎn)速低于100rpm的電動(dòng)機(jī),變頻電源可以滿足1rpm或略高于1rpm穩(wěn)定運(yùn)行。變頻電源在50Hz、60Hz,輸出電壓不低于每檔70%額定電壓時(shí)的諧波電壓因數(shù)(HVF)不超過(guò)0.015變頻器采用水冷方式,冷卻系統(tǒng)的水泵、電機(jī)和供電采用一用一備的冗余設(shè)計(jì),冷卻系統(tǒng)具備系統(tǒng)防凍功能、防污染功能,適合在北方地區(qū)運(yùn)行。
4 試驗(yàn)變壓器
為解決低壓0.38kV直接負(fù)載最大1.6MW,0.69kV直接負(fù)載最大3MW,1.14kV直接負(fù)載最大4.2MW異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn),利用原有6300kVA變壓器,輸出電壓10/3.5kV、2.6kV、1.6kV電壓,將變頻器輸出10kV電壓轉(zhuǎn)換為3.5kV、2.6kV、1.6kV,為被試電機(jī)提供試驗(yàn)電源。調(diào)節(jié)變頻器輸出電壓,當(dāng)電壓降至1.14kV時(shí)輸出容量為4500kVA,.0.69kV時(shí)為2716kVA,0.38kV時(shí)為1500kVA,基本滿足上述電壓等級(jí)的電機(jī)容量試驗(yàn)要求。增加一臺(tái)SC(B)10-5600,額定容量5600kVA,輸入、輸出電壓為10.5/1.2kV試驗(yàn)變壓器為陪試電機(jī)提供電源,采用對(duì)拖試驗(yàn)方式時(shí),將試驗(yàn)?zāi)芰客ㄟ^(guò)變頻器回饋10kV電網(wǎng)。也可由變頻器經(jīng)5600kVA、電壓為10.5/1.2kV試驗(yàn)變壓器為被試機(jī)供電試驗(yàn),6300kVA變壓器經(jīng)變頻器回饋,完全滿足容量要求。
5 計(jì)算測(cè)控系統(tǒng)
整個(gè)系統(tǒng)可分為兩級(jí),一級(jí)是工業(yè)以太網(wǎng)形式的上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),另一級(jí)是高速工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(PROFIBUS或MODBUS)形式的基層網(wǎng)絡(luò),二者之間經(jīng)由PLC主機(jī)聯(lián)接成一個(gè)不可分割的大系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置相應(yīng)的計(jì)算機(jī)測(cè)試臺(tái),用以布置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等,同時(shí)可裝設(shè)試驗(yàn)所必須的按鈕、指示燈、操作功能開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)電位器的小操作面板,必要時(shí)還可設(shè)置小型的指示儀表等內(nèi)容。控制鏈路中的變頻器、PLC、數(shù)字化裝置均采用工業(yè)專用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò),這有利于通訊速度的提升、通訊可靠性和抗干擾性的加強(qiáng)。
6 結(jié)束語(yǔ)
文章論述了水輪發(fā)電機(jī)試驗(yàn)站設(shè)計(jì)的工藝方案的選擇方法,涵蓋的機(jī)組類型較多,其中不乏不足之處,希望廣大專業(yè)人士指教。
參考文獻(xiàn)
[1]GB1029-2005.三相同步電機(jī)試驗(yàn)方法[Z].
[2]GB1029-2005.三相同步電機(jī)試驗(yàn)方法[Z].
[3]GB50054.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
[4]GB/T11805-2008.水輪發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化元件(裝置)及其系統(tǒng)基本技術(shù)條件[Z].
[5]GB/T15468-1995.水輪機(jī)基本技術(shù)條件[Z].
[6]GB1032-2005.三相異步電機(jī)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[S].
[7]GB/T3048-2007.電線電纜電性能試驗(yàn)方法[S].