同步發電機轉子倒送電試驗淺談

曾 畢 鵬，　黃 柏 華，　汪　潔

(武漢市陸水自動控制技術有限公司，湖北 武漢　430000)

同步發電機轉子倒送電試驗淺談

曾 畢 鵬，黃 柏 華，汪潔

(武漢市陸水自動控制技術有限公司，湖北 武漢430000)

摘要：用可控硅靜止式勵磁裝置給發電機轉子倒送電，可以有效檢測可控硅是否同步以及烘烤發電機等試驗，但是在試驗中往往出現難以啟動和突變的問題。因此，在勵磁裝置輸出端并接一引導電阻以確保可控硅導通所需要的最低維持電流，以幫助整流橋面對發電機大電感轉子的良好通流。

關鍵詞：勵磁系統；倒送電實踐；方法；建議

0引言

顧名思義，“倒送電”就是反送電過程送電；電廠送電是將電廠發出的電向系統送電，“倒送電”就是從系統向電廠送電。

出現“倒送電”的過程和意義，主要是基于下面三個原因，一個是電廠基建過程中，需要臨時電源，有時這個電源會需要的很大，特別是在建設的后期，在建廠時修建的臨時電源會不夠用，就會從系統通過送電線路將電倒送過來，通過電廠的T0變壓器進行供電；二是在電廠發電并網的時候，也需要將系統的電先倒送過來，然后調整發電機的勵磁，使之與系統“同步”，然后并網發電；同時在電廠發電之前，需要將電廠的輔助設備先運轉起來，由于此時發電機還未發電，不能提供電源，這個電源就只能通過系統“倒送電”來完成；三是在電廠檢修的時候，也處于不發電的時候，同樣需要用“倒送電”的方式，解決電廠檢修電源的問題。本文討論的是第二種情況——“同步”倒送電。

1勵磁系統的倒送電

對于三相全控橋式可控硅勵磁系統，倒送電開環試驗尤為關鍵，必須從勵磁電壓、電流的最小值開始逐步增加到額定值以檢驗勵磁系統的工作狀態。水輪發電機在靜止狀態時，當解開發電機出口處的接線，合上主開關斷路器使勵磁系統的PT、勵磁變壓器等均帶電時，我們稱之為勵磁系統的倒送電。這種試驗首先是解開勵磁裝置滅磁開關上的轉子線，然后在滅磁開關上并接上一燈泡或電爐這一純電阻的假負載。如圖1：

圖1

系統倒送電來后，在勵磁裝置調節器上增大導通角，就能明顯的看到輸出電壓和電流能從零開始平滑的往上升高，并能上下調節(負載太小時，看不到電流的變化)，這時可確定勵磁系統的基本功能應該是沒有什么問題了。接下來第二步就是解除假負載，接上真負載轉子試驗。如圖2：

圖2

2勵磁系統倒送電實踐

2.1發電機勵磁開環試驗

按照通常的步驟做試驗，當導通角較小時，即整流區小于逆變區時，經常或多或少地看到勵磁電壓表指針反偏。慢慢增大導通角到勵磁電壓表為零時，再繼續增大導通角，這時導通角已使橋整流區超過了逆變區，但往往看不到勵磁電壓表和勵磁電流表的啟動上升。繼續朝極限區增大導通角，勵磁電壓和勵磁電流突然雪崩式的上升。這時人工的快速減磁都來不及把過高的電壓、電流壓下來，雖然逐漸能減下來，但在短時間內給設備造成很大的沖擊和過載。這不是發電機勵磁開環試驗理論設想的結果。但這樣的情況在機組首次啟動時卻時常出現。也使現場試驗人員感到疑惑。

筆者曾就在四川某電站維修勵磁的過程中就遇到這一問題。一號機組基本參數為：機組容量P=1 100 kW，機端電壓UF=10.5 kV，額定勵磁電壓UL=147 V，額定勵磁電流IL=342 A。使用的是模擬型可控硅全控整流橋多調節板勵磁裝置，維修完脈沖板后，為了全面檢查勵磁系統的功能，業主提出做倒送電檢查，首先帶一1 000 kW的電爐，手動旋轉電位器慢慢增大，看見勵磁電壓表從0緩緩增加到260 V，減小電位器又能降到零，取下電爐接上轉子，增大電位器看見可控硅控制角表指針從0都快到最大，勵磁電壓、電流表還是0 ，再往增大方向旋轉，勵磁電壓、電流值突然直往上升，手動迅速旋轉控制電位器到最小，勵磁電壓、電流才降到零，當時，在場人員非常緊張。

筆者現場反復琢磨帶假負載和帶真負載的區別，重新將上一步帶過的電爐也并接入轉子兩端做試驗，這時的勵磁電壓、電流就能隨著控制電位器的旋轉從0到額定之間平滑的變化，實現了全面檢查勵磁系統的功能并安全倒送電。

2.2倒送電的方法

加入適當的線性負載全方位檢查勵磁系統安全倒送電的方法，能有效地控制電流的突變，在實際的電站安裝、調試中得到了肯定。2013年，在湖北某電站，采用微機型勵磁裝置。在啟動前，業主要求做1#機勵磁系統的倒送電試驗，機組參數為P=16.67 MW，額定勵磁電流IL=850 A，額定勵磁電壓UL=160 V。在帶轉子負載升流時就遇到了導通角不斷增加，可勵磁電壓和勵磁電流就是不能從0開始啟動逐漸升起，當導通角增大到一定時，轉子突然升流到較大(強勵)，此時再將較高的開環勵磁電流降下來要有個時間過程。這種現象不符合業主要求從零起升流以便檢查勵磁系統的要求。當時現場調試人員，百思不解，設計人員和總工研究，都認為是勵磁系統的接線、極性、軟件有問題，圍繞這些可疑問題檢查了一天，結果沒發現異常。在得知此情況，筆者提出在轉子上并一個1 000 W電爐，結果問題立即解決。勵磁電流隨著導通角的增加，勵磁電流能很好地從零平滑的增加到額定。使試驗順利進行。

3實現安全倒送電的原因及建議

全面檢查勵磁系統的功能并實現安全倒送電，究其原因，是因為發電機轉子是一個的感性負載，可控硅整流橋在開始整流狀態下要給轉子通電流，而感性負載是阻止電流突變的，哪怕在較小的可控硅維持電流的沖擊下，這個電流也會造成轉子很大的阻抗，因而可控硅不能導通。但當導通角增到越來越大甚至極限附近時，強大的整流電壓克服轉子的反電勢在突破很小的維持電流后，可控硅就會雪崩式導通。這種人工控制的開環試驗，沒有閉環電子控制的反應速度快，給設備的沖擊是有損害的。這里可能要提出了一個疑問，為什么勵磁系統在閉環建壓發電的啟動階段，沒有像倒送那樣的問題呢？這就是勵磁系統帶轉子的開環與閉環的不同，倒送就是開環，發電狀態下的勵磁建壓，是閉環狀態，當給定額定電壓建壓時，導通角首先是全打開的，所以一開始就高起始電壓、電流啟動，此時就不存在轉子起動不了電流的問題了，由于是閉環的給定電壓，隨著機端電壓的不斷接近給定，導通角也就迅速的往回關小到一個平衡點，實現發電機的快速建壓，這與倒送電人工來不及的手動回關導通角造成的沖擊是不同的。轉子電流、電壓的突變造成的尖峰過電壓對發電機轉子和勵磁系統均有害，務必避免。

當然并不是每臺發動機倒送電都會遇到上述情況。我們現在可以理解轉子內部并接了一純電阻RL，這個阻值的大小與不同的發電機容量和機型有關，也與轉子材質和加工工藝的不同而不同，只要外界電壓達到能使可控硅維持導通的最低電流(一般約200毫安左右)時轉子就能正常零起上升，所以有的發電機轉子的這一內部電阻較小，一開始就能驅動可控硅導通并使轉子電流能平滑地調節。有的內阻RL較大以致調節到高導通角、高電壓下轉子才突然導通突變。鑒于轉子的這種不確定性，電站常常又有倒送電的試驗要求，在勵磁整流輸出端并接一軟化轉子特性的引導電

阻，改善可控硅全控整流橋的導通，以便勵磁系統的穩定和試驗，同時對勵磁的閉環建壓啟動也有一定的好處，特別對倒送電的試驗起到最好的效果，顯得尤為重要。因此，建議勵磁系統考慮這個外加引導電阻。為了保障可控硅整流橋一開始的維持電流，根據理論和經驗計算，此引導電阻Rs一般取100歐姆/100W左右參數即可，如圖3:

圖3

4結語

雖然勵磁系統在閉環建壓并網中沒有任何異常，但遇上帶轉子倒送電時就有可能出現突變的危險，在勵磁裝置輸出端并接一引導電阻以確保可控硅導通所需要的最低維持電流，以幫助整流橋面對發電機大電感轉子的良好通流。避免勵磁系統和發電機轉子不必要的突變尖峰過壓損害。

曾畢鵬(1964-)，男，廣東興寧人，大學學歷，工程師，現從事水電行業經營管理工作；

黃柏華(1968-)，男，湖北赤壁人，中專學歷，工程師，現從事水電站電氣二次維修及調試工作；

汪潔(1976-)，女，湖北武漢人，本科學歷，工程師，現從事水電行業技術管理工作.

(責任編輯：卓政昌)

收稿日期:2015-01-30

文章編號:1001-2184(2015)02-0109-02

文獻標識碼:B

中圖分類號:V233.3+22；U464.331+.1

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