聶令驍 李芬

【摘要】本文詳細(xì)介紹了發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)的基本原理、試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，重點(diǎn)介紹了短路點(diǎn)和電源方式的選擇、短路試驗(yàn)步驟及試驗(yàn)注意事項(xiàng)。發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)是發(fā)電機(jī)系列試驗(yàn)中一項(xiàng)重要試驗(yàn)，它關(guān)系到機(jī)組能否安全、穩(wěn)定及可靠運(yùn)行。通過(guò)短路實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備和短路實(shí)驗(yàn)的制定，能有效選擇勵(lì)磁電源和三相短路點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)解決了常見(jiàn)問(wèn)題及法案，因此發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)在發(fā)電廠中應(yīng)用非常廣泛。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機(jī)短路實(shí)驗(yàn)；方法；問(wèn)題分析

前言

依照水輪發(fā)電機(jī)試驗(yàn)規(guī)定，在水輪發(fā)電機(jī)完成前期準(zhǔn)備工作后再進(jìn)行水輪發(fā)電機(jī)升流實(shí)驗(yàn)。在水輪發(fā)電機(jī)升流實(shí)驗(yàn)中發(fā)電機(jī)的短路實(shí)驗(yàn)室作為主要部位，在發(fā)電機(jī)主要保護(hù)全部退出的情況下，實(shí)驗(yàn)具備風(fēng)險(xiǎn)；實(shí)驗(yàn)成果的好與壞對(duì)下階段發(fā)電機(jī)升壓實(shí)驗(yàn)、主變升流試驗(yàn)、開(kāi)關(guān)站升流試驗(yàn)和線路升壓實(shí)驗(yàn)有直接的關(guān)系。所以我們?cè)谶M(jìn)行發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)前，要正確看待試驗(yàn)?zāi)康?，依?jù)發(fā)電機(jī)主接線和勵(lì)磁裝置電氣調(diào)試大綱進(jìn)行合理的實(shí)驗(yàn)方案，并預(yù)備好應(yīng)急預(yù)案，以防突發(fā)事件的發(fā)生并保證實(shí)驗(yàn)?zāi)馨踩M(jìn)行。

本次水輪發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用工程，歸屬湖北省漢江興隆水利樞紐管理局，是南水北調(diào)中線漢江中下游四項(xiàng)治理工程之一，同時(shí)更是漢江中下游水資源綜合開(kāi)發(fā)利用的一項(xiàng)重要工程。該工程的正常蓄水位達(dá)到36.2m，所設(shè)計(jì)的相應(yīng)庫(kù)容正常蓄水位36.2m，相應(yīng)庫(kù)容2.73億m3；設(shè)計(jì)及校核洪水位41.75m，總庫(kù)容4.85億m3，最大下泄流量19400m3/s，裝機(jī)4臺(tái)，單機(jī)容量10MW，總裝機(jī)容量達(dá)40MW。在近些年來(lái)的使用中，每年的平均發(fā)電量為2.25億kw·h，出線電壓等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為110kV，回路數(shù)為一回，送許臺(tái)220kV變電所，輸電距離38km。

1.試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作

首先，監(jiān)理部門(mén)對(duì)此試驗(yàn)進(jìn)行審批，并交由施工單位讓其發(fā)工作票，經(jīng)由試驗(yàn)領(lǐng)導(dǎo)通過(guò)；然后將并勵(lì)連接的勵(lì)磁系統(tǒng)與機(jī)組終端分開(kāi)，拆開(kāi)勵(lì)磁變與發(fā)電機(jī)主母線的聯(lián)線；斷開(kāi)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)消弧線圈隔離刀閘；如果具備好的條件可以投入備用勵(lì)磁裝置或提供勵(lì)磁變壓器他勵(lì)高壓電源，促使動(dòng)力電源給勵(lì)磁裝置供電。勵(lì)磁裝置通電后對(duì)勵(lì)磁裝置進(jìn)行帶電全面檢查；在發(fā)電機(jī)出口CT外側(cè)設(shè)置可靠的三相短路母線，如果三相短路路點(diǎn)設(shè)在發(fā)電機(jī)斷路器外側(cè)，則應(yīng)該采用防止斷路器跳閘的措施；將發(fā)電機(jī)短路范圍內(nèi)暫時(shí)不用的CT二次側(cè)短路并接地；檢查發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子絕緣電阻，檢查滑環(huán)與碳刷接觸情況；退出所有發(fā)電機(jī)保護(hù)；試驗(yàn)過(guò)程中保證機(jī)旁至中控室、蝶閥室、水輪機(jī)層、母線層通訊通暢；做好操作記錄；指定專人短路試驗(yàn)完畢，拆除短路連接和CT短路線，恢復(fù)發(fā)電機(jī)保護(hù)和勵(lì)磁系統(tǒng)，并進(jìn)行全面的安全檢查。

2.他勵(lì)電源方式的選擇

自并式水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變壓器繞組的聯(lián)接組別大部分為接線方式，勵(lì)磁變壓器能承載瞬間負(fù)載突變的沖擊和長(zhǎng)時(shí)間的滿載運(yùn)行，其中繞組能承受住連續(xù)不斷的電壓，能降低諧波對(duì)整個(gè)電流裝置的干擾次數(shù)。所以條件允許的狀況下，勵(lì)磁變壓器他勵(lì)高壓可以由電站高壓設(shè)備提供勵(lì)磁變壓器他勵(lì)高壓電源，來(lái)有效保護(hù)勵(lì)磁裝置的電源穩(wěn)定性和沒(méi)有雜波電源的干擾。一般水電站廠外的高壓電源控制在10.5KV，能滿足水輪發(fā)電機(jī)出口端的電壓為10.5～18KV的短路試驗(yàn)要求。發(fā)電機(jī)短路的勵(lì)磁電流我們能從廠家供給的發(fā)電機(jī)短路曲線獲得，也可以按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)選擇水輪發(fā)電機(jī)電源的容量和電纜。假如高壓電源的電壓比勵(lì)磁變壓器額定電壓低，會(huì)造成控制電壓和移相角的變化無(wú)法控制，這時(shí)可以將勵(lì)磁裝置的同步電壓升壓后再送至同步單元。消除勵(lì)磁電壓失控現(xiàn)象的發(fā)生。

3.三相短路母線安裝

通常情況下短路母線運(yùn)用的材質(zhì)和發(fā)電機(jī)出口母線相同，三相短路母線的電流載流量可以按照計(jì)算，通常用的方式有兩種一種是螺栓連接另一種是螺栓夾連，在實(shí)驗(yàn)前可按其母排連接標(biāo)準(zhǔn)對(duì)短路連接質(zhì)量進(jìn)行檢查，以防大電流燒傷母排。在選擇短路點(diǎn)時(shí)要依照試驗(yàn)安全的需求和發(fā)電機(jī)組的主接線以及出口斷路器的型號(hào)考慮，以便方便短路母線的安裝連接。

4.發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)操作程序

手動(dòng)開(kāi)機(jī)至額定轉(zhuǎn)速，機(jī)組各部位運(yùn)轉(zhuǎn)正常，各部瓦溫度穩(wěn)定，機(jī)組振擺正常，各部冷卻水溫、水量符合其規(guī)定；用電方提供主勵(lì)磁裝置電源；進(jìn)行投入開(kāi)啟水機(jī)保護(hù)；手動(dòng)將其開(kāi)關(guān)滅掉，并通過(guò)其勵(lì)磁裝置手動(dòng)升流到25%定子額定電流，檢測(cè)CT通過(guò)電流的情況下，檢查發(fā)電機(jī)各電流回路的相位以及三相電流準(zhǔn)確性和對(duì)稱性；高壓電源以外的電源對(duì)勵(lì)磁變壓器供電時(shí)應(yīng)校正勵(lì)磁變壓器CT極性以及差動(dòng)保護(hù)接線的正確性；檢查各繼電保護(hù)電流回路的極性和相位，檢查測(cè)量表接線和指示的正確性，在發(fā)電機(jī)額定電流下，測(cè)量機(jī)組振動(dòng)和擺度，檢查其碳刷和集電環(huán)工作情況；在發(fā)電機(jī)額定電流下，跳開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)檢驗(yàn)滅磁情況正常情況，并且錄制其發(fā)電機(jī)在額定電流是滅磁的全過(guò)程；錄制發(fā)電機(jī)三相短路特征曲線，一步一步將定子電流升入額定值，每隔10%定子額定電流記錄定子電流、轉(zhuǎn)子電流及轉(zhuǎn)子電壓，將流分級(jí)測(cè)量應(yīng)在10點(diǎn)以上；發(fā)電機(jī)有軸電流保護(hù)裝置時(shí)，在發(fā)電機(jī)定子電流達(dá)到額定值時(shí)，檢查其電流保護(hù)裝置二次側(cè)輸出電流值；以上檢測(cè)試驗(yàn)完成后，在發(fā)電機(jī)額定電流情況下，滅掉磁開(kāi)關(guān)，錄制發(fā)電機(jī)額定電流下的每次特征。

5.試驗(yàn)組織與安全

進(jìn)行發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)時(shí)，要成立試驗(yàn)小組，試驗(yàn)中的每一步操作都應(yīng)有專門(mén)的人進(jìn)行監(jiān)控，防止其操作失誤，在進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程中，如果發(fā)生異常情況，應(yīng)立即上報(bào)，遇到其危機(jī)時(shí)應(yīng)立刻停機(jī)；發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)完成后，必須要對(duì)發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子進(jìn)行絕緣電阻校驗(yàn)，方便進(jìn)行下一組的發(fā)電機(jī)試驗(yàn)?？傊畬?duì)水輪發(fā)電機(jī)的短路試驗(yàn)要從思想上重視，盡量做到試驗(yàn)組織嚴(yán)密，合理選擇其勵(lì)磁電源和三相短路點(diǎn)，按程序進(jìn)行操作，保證其安全、有效的完成這項(xiàng)試驗(yàn)任務(wù)，為水輪發(fā)電機(jī)下一部分打下基礎(chǔ)。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析可得：發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)是發(fā)電機(jī)系列試驗(yàn)中一項(xiàng)重要試驗(yàn)，它關(guān)系到機(jī)組能否安全、穩(wěn)定及可靠運(yùn)行。通過(guò)短路試驗(yàn)可以檢測(cè)定子三相電流是否對(duì)稱，結(jié)合空載特性曲線來(lái)求取發(fā)電機(jī)參數(shù)；驗(yàn)證發(fā)電機(jī)回路接線的正確性；檢查發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是否有匝間短路。

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