淺談應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組勵磁系統(tǒng)試驗(yàn)

何洋　趙江　韓瑜

【摘 要】勵磁系統(tǒng)作為6.3kV應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，在調(diào)試試驗(yàn)時應(yīng)充分驗(yàn)證各功能的正確性。本文主要闡述了勵磁系統(tǒng)各控制板卡的靜態(tài)試驗(yàn)方法以及試驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)以達(dá)到驗(yàn)證了勵磁系統(tǒng)可用性的目的。

【關(guān)鍵詞】勵磁；ALSTOM；低勵

1 勵磁控制系統(tǒng)簡介

我廠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組采用ALSTOM勵磁控制系統(tǒng)，其具有操作簡單，性能可靠等特點(diǎn)。該系統(tǒng)包括一個自動電壓調(diào)節(jié)通道和一個手動勵磁電流調(diào)節(jié)通道，在運(yùn)行時兩者互相跟蹤，保證通道切換時的平穩(wěn)性。勵磁控制系統(tǒng)主要包括電源卡、手動設(shè)置卡、自動設(shè)置卡、手動調(diào)節(jié)卡、自動調(diào)節(jié)卡以及低勵限制卡。

2 勵磁系統(tǒng)調(diào)試

2.1 電源卡A76

電源卡需要檢查在額定交流電壓輸入時其輸出的直流電壓是否滿足要求，同時要需要通過調(diào)整輸入交流電壓大小確定其輸出直流電壓的對應(yīng)關(guān)系。通過試驗(yàn)得出：A76卡在交流電壓輸入45V左右開始有直流電壓輸出，當(dāng)交流電壓輸入到達(dá)117V時，A76卡的輸出達(dá)到最大值，即正負(fù)15V。

2.2 手動設(shè)置卡測試

手動設(shè)置卡的主要作用向手動調(diào)節(jié)卡輸出勵磁電流參考值，所以試驗(yàn)時主要測量其輸出量Uref，即其試驗(yàn)報(bào)告中的M1點(diǎn)。勵磁電流參考值Uref的變化范圍為0V～3.3V（分別對應(yīng)于0%Ifn和110%Ifn），所以在調(diào)試時需要通過手動按面板上的增減磁按鈕改變Uref以確定該輸出的實(shí)際輸出范圍，通過測試我們得到的變化范圍為0V～3.298V。該板卡的另一項(xiàng)功能是在柴油機(jī)空載情況下起勵后需輸出一個預(yù)設(shè)值Uref=1.44V，使發(fā)電機(jī)空載時機(jī)端為6.3kV，通過測試，我們得到的預(yù)設(shè)值為1.452V。

2.3 自動設(shè)置卡測試

自動設(shè)置卡的功能與手動設(shè)置卡類似，即向自動調(diào)節(jié)卡輸出一個電壓參考值，其輸出Uref的輸出范圍為4.5V～5.5V（分別對應(yīng)90%Un和110%Un），該范圍也是通過按面板上的增減磁按鈕看其變化范圍，通過測試，我們得到的實(shí)際變化范圍為4.50V～5.50V。與手動設(shè)置卡類似，自動設(shè)置卡的另一項(xiàng)功能是在發(fā)電機(jī)起勵或者由手動通道切換到自動通道時向自動調(diào)節(jié)卡輸出一個預(yù)設(shè)值5V（對應(yīng)于100%Un），通過測試我們得到的結(jié)果為5.0V。

2.4 手動調(diào)節(jié)卡測試

手動調(diào)節(jié)卡的功能是通過比較勵磁電流采樣值經(jīng)轉(zhuǎn)換成電壓后的值與手動設(shè)置卡輸出的考值Uref進(jìn)行比較，根據(jù)其輸出值Vc來調(diào)整整流橋可控硅的開度達(dá)到調(diào)節(jié)勵磁電流大小的目的。勵磁電流采樣值IF的變化范圍為0V～-3V（分別對應(yīng)勵磁電流為0A和Ifn=6.32A），經(jīng)過測試我們得到的實(shí)際變化范圍為-0.16V～-3.045V。

調(diào)節(jié)手動設(shè)置卡的勵磁電流參考值至一個特定值，例如1.5V，根據(jù)估算，此時如果勵磁電流采樣值為3.2A時，其對應(yīng)的IF也大約為1.5V，此時手動調(diào)節(jié)卡的輸出Vc的值應(yīng)變化的較慢，即調(diào)節(jié)卡的調(diào)節(jié)力度較小，若此時減小勵磁電流值至2A，則調(diào)節(jié)卡的輸出應(yīng)快速向正值變化，當(dāng)調(diào)節(jié)勵磁電流至大于3.2A的某一個值時，調(diào)節(jié)卡的輸出應(yīng)快速向負(fù)值變化。通過試驗(yàn)，調(diào)節(jié)卡的輸出大約變化范圍為-12.85～+14.45V，當(dāng)正常運(yùn)行時該變化范圍大約為-1～+1之間。

2.5 自動調(diào)節(jié)卡測試

自動調(diào)節(jié)卡的功能是根據(jù)自動設(shè)置卡給出的電壓參考值與機(jī)端電壓采樣值間的差值大小調(diào)節(jié)勵磁電流大小從而改變機(jī)端電壓大小。自動調(diào)節(jié)卡的測試項(xiàng)目包括VT和IF。VT即機(jī)端電壓的采樣值應(yīng)為5V（即對應(yīng)于6.3kV），通過測試我們得到的實(shí)際值為4.96V，勵磁電流采樣值應(yīng)為3V（對應(yīng)于Ifn=6.32A），實(shí)際得到的IF為2.98V。

1）自動調(diào)節(jié)卡的過勵限制功能測試

過勵限制是當(dāng)發(fā)電機(jī)勵磁電流大于1.1倍額定勵磁電流時，該功能觸發(fā)，以降低A36輸出控制電壓Vc1，從而降低勵磁電流值。在沒有機(jī)端電壓采集的情況下（即繼電保護(hù)測試儀沒有輸出）可以測得Vc1的輸出大約為12.85V，此時用直流發(fā)生器模擬勵磁機(jī)的勵磁電流，逐漸增大勵磁電流至6.3A左右，Vc1的輸出保持穩(wěn)定，但會逐漸下降至大約8.2V左右，繼續(xù)增大至7A，Vc1開始持續(xù)下降并最終穩(wěn)定在-12.85，同時A36卡上的LIM燈亮，說明自動調(diào)節(jié)卡上的過勵限制動作，即驗(yàn)證了自動電壓調(diào)節(jié)卡的過勵限制功能以及其動作值的正確性。

2）自動調(diào)節(jié)卡的強(qiáng)勵功能測試

在沒有機(jī)端電壓采樣的情況下，Vc1的輸出大約為12.85V，此時用繼電保護(hù)測試儀向調(diào)節(jié)卡輸入約50V左右的電壓，然后調(diào)節(jié)勵磁電流輸入至2.53A左右，此時可以看出Vc1的輸出將穩(wěn)定在9.2左右，說明此時需要增加勵磁電流。模擬勵磁電流至7.0A后，如上述一樣將發(fā)生過勵限制動作，Vc1將快速降低至-12.85。此時在繼保儀上模擬電壓突降，即將繼電保護(hù)測試儀輸出突然減少至30V左右，可以看出Vc1的輸出瞬間增加到12.85，持續(xù)時間大約為5s，在強(qiáng)勵過程中可以看到過勵限制燈LIM將熄滅。

2.6 低勵限制卡測試

低勵限制卡的功能是在發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行深度過大時將發(fā)電機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)拉回至低勵限制曲線的右方。低勵限制的的測試功能包括功率值采樣及低勵限制曲線的確定。

1）功率采樣驗(yàn)證

功率值采樣需測試三個點(diǎn)，即發(fā)電機(jī)發(fā)出純有功、發(fā)電機(jī)發(fā)出純無功及發(fā)電機(jī)吸收純無功。當(dāng)發(fā)電機(jī)吸收純無功時，根據(jù)發(fā)電機(jī)的額定視在功率為7875kVA，其電流應(yīng)為：

I=■=4.51A

所以在試驗(yàn)時用繼保儀向限制卡輸入三相57.74V正序電壓，保持B相相角為-120°，使繼保儀的電流輸入為B相交流電流4.5∠-30°，此時電流相角超前電壓相角90°，發(fā)電機(jī)吸收純無功。低勵限制卡上的IDW電壓應(yīng)為-5.0V，試驗(yàn)時測得的實(shí)際電壓為-5.003V。同理，當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出純無功時保持電壓的幅值及相角不變，僅需改變電流相角至4.5∠-210°，此時電流相角落后于電壓相角90°，發(fā)電機(jī)發(fā)出純無功，測量點(diǎn)IDW的理論值應(yīng)為+5.0V，實(shí)際試驗(yàn)的電壓為+5.0V。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出純有功時，改變電流相角至4.5∠-120°，此時電壓與電流同相位，發(fā)電機(jī)發(fā)出純有功，測量點(diǎn)︳IW︳的理論值為+5V，試驗(yàn)時的實(shí)際測量值為+5.00V。

2）低勵限制曲線的試驗(yàn)

在該發(fā)電機(jī)的低勵限制保護(hù)中，其限制曲線為一條直線，我們通過發(fā)電機(jī)P-Q曲線上的兩個點(diǎn)確定該直線，其坐標(biāo)分別為（0，-6.057）和（3.17，-5.497）。

第一個點(diǎn)的驗(yàn)證只需模擬發(fā)電機(jī)發(fā)出純無功，直至限制卡上的LIM亮起就說明該值為實(shí)際的動作值。用繼保儀輸出三相交流57.74V正序電壓，使Ub=57.74∠-120°，使Ib=0∠-30°，在保持電壓和電流相角均不變的情況下逐漸增大Ib的幅值，即模擬此時發(fā)電機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)在Q軸上由零點(diǎn)逐漸向負(fù)值運(yùn)動，直至限制卡上的LIM燈亮起。在實(shí)際試驗(yàn)時我們得到的Ib動作值為3.47A，所以此時發(fā)電機(jī)的功率如下：

可以看出，實(shí)際的動作值與理論動作值基本一致。在第二個動作點(diǎn)時發(fā)電機(jī)為輸出有功，吸收無功，所以電流相角應(yīng)超前電壓相角。在做試驗(yàn)時需保持Ub=57.74∠-120°，Ib=0∠-60°，然后逐漸增大Ib的電流即可模擬發(fā)電機(jī)的視在功率S的運(yùn)行軌跡為一條直線，當(dāng)限制卡的LIM燈亮起時即表明S的運(yùn)動軌跡與低勵限制線相交。通過試驗(yàn)，我們得到的動作電流為3.64A，所以此時發(fā)電機(jī)的功率如下：

3 結(jié)束語

勵磁系統(tǒng)作為應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，正確的試驗(yàn)方法能夠有效驗(yàn)證勵磁系統(tǒng)各功能的正確性，保證柴油發(fā)電機(jī)組的可靠性。通過本文對各勵磁控制板卡試驗(yàn)方法的詳細(xì)闡述可以在后續(xù)運(yùn)行期間勵磁卡件更換后的驗(yàn)證以及機(jī)組大修時的功能驗(yàn)證進(jìn)行參考，保證勵磁系統(tǒng)各功能的有效驗(yàn)證。