掛治電廠#3發(fā)電機組空載特性試驗與分析

馬開科 王智祥 朱盛

摘 要：發(fā)電機的空載特性是發(fā)電機運行特性中一個很重要的特性，本文從發(fā)電機空載特性試驗的目的、方法及注意事項出發(fā)，結合掛治水電廠#3機組A級檢修后進行了發(fā)電機空載特性試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進行了分析。

關鍵詞：掛治水電廠；空載特性；勵磁試驗

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.161

1 概述

同步發(fā)電機的空載特性是發(fā)電機運行特性中一個很重要的特性， 它不但可以反映出發(fā)電機設計是否合理， 而且直接影響著發(fā)電機的其他特性， 并且與其他特性相配合還可以計算出發(fā)電機的同步電抗等一些重要參數(shù)。此外， 通過發(fā)電機的空載特性試驗也可以發(fā)現(xiàn)勵磁系統(tǒng)中存在的故障。因此， 發(fā)電機的空載特性試驗一直是機組大修或是小修后發(fā)電機的一個重要試驗。

當同步發(fā)電機運行于額定轉速n= nN ， 發(fā)電機的定子電流為零時I g= 0， 即是空載運行。此時如果改變發(fā)電機的勵磁電流I f ， 則氣隙中的旋轉磁通以及電樞繞組中感應的電勢E0 都隨著改變。空載特性就是在發(fā)電機空載運行時， 不同勵磁電流I f 和產(chǎn)生的空載電勢E0 之間的關系， 即E0=f （ I f） 曲線。

2 發(fā)電機的空載特性

發(fā)電機空載特性試驗屬于發(fā)電機的特性和參數(shù)試驗，它與預防性試驗的目的不同。這類試驗是為了了解發(fā)電機的運行性能、基本量之間的關系的特性曲線以及被發(fā)電機結構確定了的參數(shù)。空載特性是指發(fā)電機以額定轉速空載運行時，其定子電壓與勵磁電流之間的關系。它的用途很多，利用特性曲線，可以斷定轉子線圈有無匝間短路，也可判斷定子鐵芯有無局部短路，如有短路，該處的渦流去磁作用也將使勵磁電流因升至額定電壓而增大。此外，計算發(fā)電機的電壓變化率、未飽和的同步電抗，分析電壓變動時發(fā)電機的運行情況及整定磁場電阻等都需要利用空載特性。

3 發(fā)電機空載特性試驗方法及注意事項

掛治水電廠勵磁系統(tǒng)采用的廣州擎天電氣實業(yè)有限公司生產(chǎn)的EXC9000自并勵勵磁系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了A、B兩套自動調(diào)節(jié)通道及一套手動調(diào)節(jié)C通道，正常運行時為自動通道運行。掛治水電廠#3機組空載特性試驗時，先將發(fā)電機組開至空轉，起勵電源采用廠用直流系統(tǒng)220V電源，勵磁系統(tǒng)采用A套自動調(diào)節(jié)通道運行，在勵磁調(diào)節(jié)柜觸摸屏上設置零起升壓投入功能，按“增磁”按鈕緩慢的將發(fā)電機機端電壓從零依次增至110%額定電壓，每增加10%作為一個數(shù)據(jù)記錄點，將所有記錄點繪制一條曲線作為發(fā)電機空載特性試驗的上升曲線。當電壓增至110%額定電壓時，“減磁”按鈕緩慢的將發(fā)電機機端電壓從110%依次減至0，每減10%作為一個數(shù)據(jù)記錄點，將所有記錄點繪制一條曲線作為發(fā)電機空載特性試驗的下降曲線。取發(fā)電機的空載特性試驗的上升曲線和下降曲線作為發(fā)電機的空載特性曲線。

做發(fā)電機空載特性注意以下事項：

（1）發(fā)電機的繼電保護裝置應全部投入運行狀態(tài)，并應作用于能夠跳開滅磁開關。

（2）強勵裝置和自動電壓調(diào)節(jié)裝置不應處于投入狀態(tài)。

（3）試驗所用的分流器和表計的準確度不應低于0.5級。

（4）在試驗中，當調(diào)節(jié)勵磁電流時，只能向一個方向調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)過程中不得向反方向操作，否則，將影響試驗的準確性。

4 掛治電廠#3機組試驗步驟及試驗數(shù)據(jù)

掛治水電廠#3機組A級檢修完工后進行發(fā)電機空載特性試驗的主要步驟如下：

（1）拉開#3發(fā)電機出口開關330；

（2）上位機開#3發(fā)電機至空轉，保持額定轉速不變；

（3）合上#3機滅磁開關QFG3；

（4）拉開勵磁系統(tǒng)功率柜內(nèi)脈沖切除開關，投入勵磁系統(tǒng)風機電源，勵磁系統(tǒng)控制電源，調(diào)節(jié)器電源，將勵磁系統(tǒng)切至A通道運行；

（5）在勵磁調(diào)節(jié)柜觸摸屏上投入零起升壓功能；

（6）在調(diào)節(jié)柜上按“增磁”按鈕，每10%記錄一次勵磁電流與機端電壓數(shù)據(jù)，直至機端電壓增至110%UN；

（7）在調(diào)節(jié)柜上按“減磁”按鈕，每10%記錄一次勵磁電流與機端電壓數(shù)據(jù)，直至機端電壓降至0；

（8）匯總數(shù)據(jù)，繪制發(fā)電機空載特性試驗的上升曲線和下降曲線；

（9）繪制發(fā)電機空載特性曲線并與發(fā)電機制造廠家提供的空載特性曲線進行分析。

掛治水電廠#3機組空載特性試驗數(shù)據(jù)記錄如表1所示。

取#3發(fā)電機組勵磁電流IL（A）與機端PT電壓Ug（V）兩組數(shù)據(jù)繪制發(fā)電機空載特性上升曲線、下降曲線，取上升曲線和下降曲線的平均值如圖1。

5 結論

從上圖可以看出，掛治電廠#3發(fā)電機組空載特性試驗的上升曲線和下降曲線均較平滑，且做下降曲線時，下降曲線的下降趨勢基本上按照上升曲線的軌跡進行，兩條曲線基本上處于重合狀態(tài)。取上升曲線和下降曲線的均值作為掛治電廠#3機組的空載特性曲線，與發(fā)電機制造廠家浙江富春江水電設備有限公司所提供的發(fā)電機空載特性曲線進行比較，數(shù)據(jù)基本一致，故該機組狀況良好，可以進行下一步試驗。

參考資料：

[1]DL/T489-2006 大中型水輪發(fā)電機靜止整流勵磁系統(tǒng)及裝置試驗規(guī)程[S].

[2]掛治水電廠.勵磁系統(tǒng)檢修工藝規(guī)程[S].

[3]竺士章主編.發(fā)電機勵磁系統(tǒng)試驗[Z].