基于全壽命周期的發電機組試驗檢測研究

高圣溥　高志宏

摘要： 為保證發電機組設備健康運行，實現全壽命周期管理，根據一、二次設備狀況，對發電機組大修。運用示波檢測技術，變流升壓檢測手段，通流保護試驗等多措并舉的綜合方法，檢測發電機組、主變壓器的短路特性、空載特性、勵磁系統、設備絕緣等情況。根據試驗結果，判斷發電機組、主變、勵磁系統等是否滿足啟動條件。采取相應措施，實現安全平穩啟動。

Abstract： In order to ensure the healthy operation of generator unit and realize whole life cycle management， generator overhaul is carried out according to the primary and secondary equipment status. The oscillographic detection technology， current transformer booster detection means， and through-flow protection experiment are used to test generator， main transformer short-circuit characteristics， no-load characteristics， excitation system， equipment insulation， and so on. According to the experimental results， we can determine whether generator， main transformer and excitation system meet the starting conditions. Then take corresponding measures to achieve safe and smooth start-up.

關鍵詞： 短路試驗；空載試驗；勵磁試驗；絕緣檢測；整啟試驗；示波檢測

Key words： short circuit test；no-load test；excitation experiment；insulation detection；rev test；oscillographic detection

中圖分類號：TM5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）05-0124-03

0 引言

發電機組設備使用時間久了，就會出現設備疲勞、絕緣老化，電子器件故障等各種情況，如何使用好、維護好、運行好發電機組設備，使其健康運行，定期大修及試驗檢測必不可少。檢測試驗優劣也關系到能否降低成本，節能降耗，多發電及設備長周期長壽命的運行。

發電機組設備機組大修后的整組啟動試驗是機組發電并網的重要前提，這一環節的試驗檢測及相關檢查措施顯得尤為重要。為確保機組大修后安全穩定運行，機組啟動前需要對電氣系統分項試驗、檢測。排查隱患，消除缺陷。檢查不徹底，檢測不完善，試驗不合格將不能啟動機組。

洛陽龍羽宜電有限公司汽輪發電機組型號為： C55-8.83-1，QF-55MW； 2015年11月，根據設備運行時間、日常巡視檢查及DCS檢測到的偶發異常情況，1#機計劃轉入大修。

1 檢修試驗范疇及滿足條件

1.1 電氣系統基本情況

發電機組試驗檢修范圍區域見1#機電氣系統圖1。

1.2 檢修范疇

發電機變壓器組短路試驗；發電機變壓器組空載試驗；勵磁系統試驗；勵磁系統手控通道與自動通道切換試驗；機組帶負荷測軸電壓。

檢查發電機本體各結合處吻合是否嚴密，螺栓是否緊固。發電機軸承的絕緣墊、油管的絕緣法蘭有無短路現象。系統各設備是否清潔。發電機冷卻系統溫度計、巡回測溫儀工作是否正常。

檢查發電機滑環、電刷及轉子大軸接地碳刷。檢查配電裝置、繼電保護、發電機的一二次設備、勵磁系統有無異常。

勵磁系統手控通道與自動通道切換試驗，自動通道A、B調節器間互相切換試驗。機組帶負荷測軸電壓：不同負荷下測量發電機軸電壓。

1.3 試驗條件

從6kVI段取臨時電源接于勵磁變的高壓側，作為發電機短路、空載試驗電源。勵磁變保護應具有跳開關的功能。

刀閘在斷開位置，主變側加裝臨時短路排，短路排的截面應根據發電機的容量選擇。

測量主變高壓側繞組及110kV斷路器絕緣；主變低壓側繞組及高廠變高壓側、高廠變高壓側斷路器、母線、發電機定子繞組絕緣；發電機機端1PT、2PT絕緣；6kV工作進線斷路器絕緣；勵磁變高、低壓側連同試驗電源電纜及斷路器絕緣；發電機轉子繞組絕緣；轉子滑環側軸承座絕緣。達到合格要求。

所有操作保險、動力保險、PT保險完好，并有足夠的備用；檢查所有的CT回路不開路，PT不短路；檢查主變、高廠變瓦斯繼電器內的瓦斯氣體已放凈。

準備好發電機短路、空載試驗接線。

在滅磁屏發電機勵磁電流回路并接一塊直流毫伏電壓表用于監視發電機勵磁電流，注意直流表極性，防止正負極接反。

將發電機過流保護、過壓保護整定至略大于額定值（1.1倍額定），時間整定至最小，并投入；投入發電機定子繞組、鐵芯溫度檢測。

投入發電機過流、轉子一點接地、轉子兩點接地、主變瓦斯、主變零序電流、勵磁變過流、勵磁變速斷、發變組差動、負序過流、低壓過流、過負荷、定子接地等保護；退出發電機失磁保護；保護出口僅跳開滅磁開關及關主汽門。

空載試驗時投入發電機過流、轉子一點接地、轉子兩點接地、主變瓦斯、主變零序電流、勵磁變過流、勵磁變速斷、發變組差動、負序過流、低壓過流、過負荷、定子接地、失磁保護等保護；保護出口僅跳開滅磁開關及關主汽門。投入發變組故障錄波器。

熟悉整套啟動方案，做好技術交底及兩措計劃。

2 檢測試驗結果與分析

檢修試驗過程中所有的操作、測量運用交流諧振試驗儀、直流高壓發生器、便攜式多功能數據記錄儀、示波器等綜合檢測試驗手段，逐項排查。缺陷問題處理后進行試驗。

2.1 發電機變壓器組短路試驗

短路實驗是對設備性能的重要檢測，首先對主變、發電機定子、轉子進行試驗檢測，檢測結果見表1、表2、表3。

經檢查發電機各項絕緣合格，滑環表面清潔、無傷痕，通風槽及通風孔無堵塞；刷握牢固地安裝在滑環切線的垂直方向；碳刷有0.1-0.2mm的間隙，碳刷在刷握內完整，其邊緣無破碎；刷辮完整，接觸緊固。

發電機定子電流升至500A和1000A時，檢查發電機CT二次電流回路，主變CT二次電流回路不開路，電流值、相序、相位正確，三相平衡，指示表計、計算機顯示電流正確。

2.2 發電機變壓器組空載試驗

發電機空冷系統正常運行，啟動主變冷卻系統，汽機定速3000r/min。在此條件下，做空載試驗、交接試驗，結果見表4、表5、表6。

經試驗檢查發電機PT端子箱、發變組保護柜、PT電壓及相序；發變組保護屏電壓及相序；電度表屏電壓及相序；故障錄波屏電壓及相序；勵磁屏電壓及相序；變送器電壓（兩組）無放電異常情況；檢查保護盤、電度表盤、勵磁柜、DCS畫面等處的電壓指示正確；試驗檢查保護無異常。

2.3 勵磁系統動態切換試驗

斷開6kV試驗用臨時電源開關，將開關拉至試驗位置，合上柜內接地刀閘，做好安措后，將勵磁變臨時電源拆除，將勵磁變電源恢復為機端供電。

滅磁開關在斷開位置；就地合上滅磁開關，在電壓調節方式下，就地按起勵按鈕使發電機電壓升至大約90%Ue左右，按減磁按鈕將發電機電壓降為60%Ue電壓下做勵磁調節器通道之間、手動自動之間切換試驗。

升壓至空載額定電壓下，采用高內阻電壓表或數字萬用表測量發電機軸電壓。

錄取波形見圖2、圖3、圖4。

電壓調節方式見圖2。90%Ue下A套切換到B套試驗錄波見圖3。

電壓調節方式：90%Ue下A套滅磁試驗錄波見圖4。

試驗表明，勵磁系統及通道轉換系統正常。

綜上試驗分析，可以確定并網前各項電氣試驗合格，機組具備并網條件。

3 檢修試驗成本分析

檢修、試驗、檢測是對發電機組的健康體檢，通過試驗檢測能及時發現設備、器件、控制系統的隱患，排除故障，保障運行。根據運行統計和檢修規定，一般發電機組合格設備的連續運行時間為4年左右。

長周期運行后，如果不及時檢修、不試驗檢測，容易造成設備疲勞、部件損壞、甚至釀成更大的缺陷或事故。反而增加成本，付出更大的代價。造成增加部件購買時間、延長設備安裝時間、少發更多電量、少賺取更多的利潤等。產生一定的經濟損失及社會影響。

就55MW汽輪發電機組而言，包含汽機本體揭缸檢查、發電機本體檢查、DCS系統檢查，各種人工成本、常規耗材、試驗檢測費用等。檢修、試驗檢測的總成本費用約50萬元左右，檢修、試驗檢測用時一般一個月，即可恢復運行。

如檢修延長一個月，對55MW機組作經濟核算，按當前煤價，扣除各項成本后，每度電利潤約0.07元，按此計算，則單機月少收益：

機組發電能力（萬千瓦）×月發電小時數×（1-廠用電率）×度電利潤（元/千瓦時）

=5.5萬千瓦×24×30小時×（1-10%）×0.07元/千瓦時=249.48萬元

由上分析可知，必要的檢修、試驗、檢測對機組長壽命周期運行的重要性，企業經營管理的經濟性。

4 結語

發電機組檢修、試驗檢測是機組長壽命周期運行的重要保障，是機組健康運行的重要前提，是企業取得經濟效益的重要支撐。完備科學的試驗檢測組織，精準的數據分析，設備的仔細排查是設備重啟的重要環節及條件。項目檢查仔細完備，試驗記錄完備是重要的基礎工作。運用綜合方法獲取的各項試驗記錄要做到具有追溯性。在機組整體啟動前，各種問題消缺處理完畢，試驗檢測合格、應對措施完備后，確保并網一次成功。

參考文獻：

[1]王強，夏成軍，唐智文.分布式電源對配電網電壓驟降影響的仿真研究[J].電網與清潔能源，2014（5）：54-60.

[2]曾瑋澄.電力市場環境下發電機組檢修計劃調整機制初探[J].科技與企業，2012（12）：193.

[3]楊寶起，陳志英.電力系統設備檢修計劃的安排策略[J].電氣技術，2013，14（5）：114-116.

[4]巢睿祺，王杰.太陽能光伏并網系統的控制與仿真[J].電網與清潔能源，2014（2）：81-87.

[5]楊永超，譚曉娥.《發電廠電氣部分》課程實踐教學環節設計與探討[J].科技信息，2014（12）：328-329.

[6]付瑞婷，靳春玲.建設工程項目全壽命周期集成化管理模式優化研究[J].《建設監理》，2014（08）：47-51.