WL- 06B型雙微機勵磁調節器在發電機特性試驗中的應用

田 波

(遼寧省葠窩水庫管理局有限責任公司，遼寧 遼陽 111000)

發電機特性試驗[1]一般指空載特性試驗和短路特性試驗，是通過試驗求得發電機空載額定電壓時的勵磁電流(If0)與三相穩態短路電流為額定值時的勵磁電流(Ifk)，進而求取發電機的一些重要參數。

葠窩發電廠在2016年1#水輪發電機組擴大性大修時，曾運用WL- 06B型雙微機勵磁調節器的“恒UF方式”及“恒α方式”做發電機有關特性試驗，試驗過程順利。1#發電機(TS- 550/80- 28)相關技術參數如下：

額定功率：PN=20MW

額定電壓：UN=6300V

額定電流：IN=2156A

額定功率因素：COSφN=0.85

額定轉速：nN=214.3r/min

額定勵磁電壓：UfN=217.5V

額定勵磁電流：IfN=571A

1 勵磁調節器主要技術指標及控制方式

WL- 06B型雙微機勵磁調節器[2- 3]是適用于汽輪發電機和水輪發電機的全功能、高性能指標和高運行可靠性的雙微機勵磁調節器。它適用于自并勵、自復勵(相復勵)和各種交流勵磁機、直流勵磁機勵磁系統。

1.1 主要技術指標

(1)發電機電壓調整范圍：20%～120%(單機)；20%～130%(單機試驗)；85%～120%(并網)。

(2)發電機電壓調節精度：0.2%UN。

(3)勵磁電流給定值下限：單機=10%IfN；并網=40%IfN；

(4)勵磁電流給定值上限：單機=70%IfN；并網=110%IfN，并且受發電機定子電壓上限限制，任何時候發電機電壓不得超過規定上限。

(5)起勵超調小于10%UN，甩負荷超調小于15%UN。

(6)調差率±10%可調，檔距小于0.1%。

(7)測控頻率100Hz，即每工頻周波測量和控制輸出各兩次。

1.2 基本控制方式

(1)恒UF方式：維持發電機機端電壓UF在給定水平上。是發電機的基本控制方式，適用于發電機單機運行或并網運行。

(2)恒IL方式：維持發電機勵磁電流IL在給定水平上。作為恒UF方式的備用或在一些試驗中使用，適用于發電機單機運行或并網運行。

(3)恒Q方式：維持發電機輸出無功功率Q在給定水平上。只適用于發電機并網運行工況。

(4)恒COSφ方式：維持發電機運行的功率因數COSφ在給定水平上。只適用于發電機并網運行工況。

(5)恒α方式：維持全控橋的控制角α在給定水平上。只適用于它勵勵磁方式。

2 發電機特性試驗

先做空載特性試驗[5]，只有勵磁系統工作正常后，才能做短路特性試驗。

2.1 發電機空載特性試驗

2.1.1試驗接線

在自并勵勵磁方式下，運用勵磁調節器“恒UF方式”做發電機空載特性試驗，試驗接線如圖1所示。

注：TV1、TV2、TV3分別為母變、調變、儀變。TM為勵磁變壓器。圖1 自并勵方式空載特性試驗接線圖

2.1.2試驗步驟

(1)機組具備開機條件[8- 9]，檢查發電機出口開關(SN112)在“分位”，拉開發電機出口刀閘(GN111)。

(2)勵磁調節器在“恒UF方式”，按下鎖定“試驗”按鈕，試驗指示燈點亮，即進入試驗狀態。

(3)按下鎖定“滅磁”按鈕，合上滅磁開關[4]。調節勵磁電壓給定值(Ug)在20%額定電壓，即1260V。

(4)現地手動開機至額定轉速。

(5)松開彈起“滅磁”按鈕，檢查有無起勵接觸器啟動聲音。如無啟動聲音，可能是由于定子殘壓低不能自動起勵，要手動起勵，方法是同時按下“增磁”、“減磁”和工作機的“▲”、“▼”四個按鈕，直到起勵再松開；如果聽到有起勵接觸器啟動聲音，且發電機機端電壓升起又降下時，可能是給定電壓小不足以維持勵磁狀態，這時要按下鎖定“滅磁”按鈕，增大電壓給定值再試驗。

(6)用“增磁”按鈕緩慢調節勵磁電流，逐漸升高發電機機端電壓，試驗過程中每隔額定電壓的10%～15%記錄發電機機端三相電壓、勵磁電流。

(7)發電機電機端電壓升高到1.3UN，即8190V時，停留5分鐘，作定子繞組匝間絕緣耐壓試驗[6]。

(8)用“減磁”按鈕減小勵磁電流逐漸降低發電機機端電壓，每隔額定電壓的10%～15%記錄發電機機端三相電壓、勵磁電流。

(9)當勵磁電流降至最低時，手動跳開滅磁開關，在定子繞組的出線處測量殘余電壓。

(10)手動停機，做停機措施[7]。

2.1.3注意事項

(1)當發電機機端電壓升高至額定電壓20%時，檢查三相電壓是否平衡，且觀察發電機是否正常？如有異常，按下鎖定“滅磁”按鈕滅磁或手動跳開滅磁開關，查明原因。

(2)當勵磁電流由大到小逐級遞減或由小到大遞升時，只能一個方向調節，中途不得有反方向來回升降。

2.2 發電機短路特性試驗

2.2.1試驗接線

在它勵勵磁方式，運用勵磁調節器“恒α方式”做發電機短路特性試驗，試驗接線如圖2所示。

圖2 它勵方式短路特性試驗接線圖

2.2.2安全措施[11]

(1)檢查發電機出口開關(SN112)在“分位”，拉開發電機出口刀閘(GN111)，靠近定子引出線端用截面不小于600mm2的銅板(或鋁板)將定子短接。

(2)拆除儀變(TV3)高壓熔斷器，合上發電機機端電壓互感器刀閘(GN113)、合上發電機出口刀閘(GN111)，即修改勵磁變壓器接線為它勵接線方式。

(3)按下鎖定勵磁調節器“試驗”、“滅磁”按鈕，微動開關SW- 4置“ON”，按一次“RESET”復位按鈕，即勵磁調節器切恒α方式。

(4)停用發電機出口電流互感器6TA，改接發電機中性點電流互感器2TA。

(5)停用機組差動保護裝置(IMP- 3401)、后備保護裝置Ⅱ(IMP- 3403)。后備保護裝置Ⅰ(IMP- 3402)中的“過負荷報警”、“頻率異常保護”控制字“退出”；“復合電壓啟動過電流保護”整定值修改為：過電流=5.4A、延時2=2s。

2.2.3試驗步驟

(1)合上滅磁開關(FMK)。

(2)合上發電機出口開關(SN112)，即投入勵磁變壓器它勵電源。

(3)手動操作調速器開機到額定轉速并保持穩定[10]。

(4)松開彈起勵磁調節器“滅磁”按鈕，用“增磁”按鈕逐漸增加勵磁電流，使定子電流達到1.2倍額定電流為止，以每隔定子電流的15%～20%記錄一次定子三相電流、勵磁電流。

(5)用“減磁”按鈕逐漸減小勵磁電流，使定子電流降至零。

(6)松開彈起“試驗”按鈕，即退出恒α方式。

(7)手動跳開發電機出口開關、滅磁開關，手動停機。

2.2.4注意事項

(1)試驗時，當勵磁電流升至15%～20%額定值時，應檢查定子三相電流對稱性，合格后繼續。

(2)調節勵磁電流時應緩慢進行，且只能單方向不能反復變化。

(3)必要時按下鎖定“滅磁”按鈕滅磁和跳開滅磁開關或發手動停機令。

2.3 試驗結果

2.3.1空載特性試驗數據及特性曲線

試驗數據見表1，空載曲線如圖3所示。發電機定子殘壓約為104.9V。

表1 空載特性試驗數據

圖3 空載特性曲線

2.3.2短路特性試驗數據及特性曲線

試驗數據見表2，短路曲線如圖4所示。

表2 短路特性試驗數據

圖4 短路特性曲線

2.3.3計算短路比

由空載特性曲線可得出：當U0=UN時，If0=288A。

由短路特性曲線可得出：當Ik=IN時，Ifk=287A。

計算短路比：Kc=If0/Ifk=288/287=1.003。

2.3.4試驗結論

根據空載及短路試驗數據和曲線可見：1#水輪發電機三相電壓及三相電流對稱性很好，短路比Kc=1.003，在規定允許的范圍內。

3 結語

對于自并勵機組，在發電機空載和額定轉速情況下，運用勵磁調節器“恒UF方式”，測得定子電壓與勵磁電流的關系，即空載特性試驗，來判斷定子三相電壓的對稱性；將自并勵的機組改成它勵方式，發電機在三相短路下運轉時，運用勵磁調節器的“恒α方式”，測量定子電流與勵磁電流的關系，即短路特性試驗，可以檢查三相電流的對稱性；結合空載特性試驗可以決定發電機的主要參數和主要特性。在做特性試驗時，勵磁電流的調整只能是單方向的，不能中途返回；必要時可按下鎖定“滅磁”按鈕滅磁和手動跳開滅磁開關或發手動停機令。

[1] 陳錫芳. 水輪發電機結構運行監測與維修[M]. 北京: 中國水利水電出版社,2008:460-461.

[2] 張誠, 陳國慶. 水電廠電氣二次設備檢修[M]. 北京: 中國電力出版社,2011:363-380.

[3]DL/T1013-2006. 大中型水輪發電機微機勵磁調節器試驗與調整導則[S].

[4] 張占云. 自勵恒壓發電機組上網問題分析[J]. 水利技術監督,2009(03):55-56+72.

[5] 陳化鋼. 電力設備預防性試驗方法及診斷技術[M]. 北京: 中國水利水電出版社,2009:162-165.

[6]DL/T596-1996. 電力設備預防性試驗規程[S].

[7] 徐進軍, 邱春華. 大田河(落生、大地)梯級水電站計算機監控系統設計的特點[J]. 水利規劃與設計,2008(04):106-109.

[8]DL/T507-2002. 水輪發電機組啟動試驗規程[S].

[9]DL/T838-2003. 發電企業設備檢修導則[S].

[10] 魏守平. 現代水輪機調節技術[M]. 武漢: 華中科技大學出版社,2002:59-63.

[11]GB26860-2011. 電力安全工作規程(發電廠和變電站電氣部分)[S].