水輪發電機組短路升流和零起升壓試驗

段章超，孫紹武

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山064309）

0 引言

柬埔寨王國基里隆Ⅲ水電站為引水式電站，安裝有2臺立軸混流式機組（3號機組和4號機組），單機容量為9MW，總裝機容量為18MW。電站所在國家經濟落后，電網結構不完善，基里隆Ⅲ號電站只有1條115kV出線和金邊電網相連，廠用備用電源只有1臺180kW的柴油發電機。3號機組B級檢修時更換定子線圈，按照《水輪發電機組啟動試驗規程DL507-2002》的規定進行短路升流試驗及零起升壓試驗。

1 短路升流試驗

1.1 試驗說明

發電機升流短路點設在發電機出口，裝設封閉母線專用短路試驗及接地裝置，用他勵電源逐漸升流，檢查短路范圍內的CT二次回路、表計及保護的正確性，錄制發電機短路特性曲線的同時測額定電流下的軸電壓。做額定電流下滅磁特性試驗。短路特性采用先升流至110%額定電流，然后電流下降時錄制曲線。

2臺發電機勵磁方式為自并激勵磁，機組做短路升流和升壓試驗只能取他勵電源，由于當地電網條件所限，因此短路試驗只能在廠用6.3kV系統處取電源，本次試驗將利用壩區隔離變開關F13為3號機組勵磁變提供試驗電源，壩區供電暫時中斷，此方式為唯一方式（注意事項：隔離變處設專人監護，并防止有人誤入帶電間隔）。

1.2 試驗設備相關參數

具體參數見表1。

表1 試驗設備相關參數

1.3 試驗準備工作

（1）電源電纜測試

對試驗電源電纜進行絕緣測試，測試合格后方可進行接線。

（2）短路連接

在3號機組PT柜后利用共箱母線軟連接在靠近機組出口側進行短接。

（3）試驗接線

拉開隔離變供電開關F13，并拉開F13控制直流電源1DK；將試驗電源電纜接至隔離變高壓側；拆掉3號機組勵磁變與6.3kV母線的軟連接；將來自6.3kV隔離變的試驗電源電纜連接在3號機組勵磁變壓器PT銅排上（圖1）。

（4）安全注意事項：在3號機組勵磁變處設專人監護；在隔離變室外設專人監護，試驗期間禁止進入隔離變室內；F13開關處設專人監護，在試驗異常時負責拉開F13開關。

圖1 短接試驗接線點示意圖

（5）機組繼電保護操作：退出機組差動保護功能；退出機組低壓記憶過流保護功能。

（6）勵磁盤處準備：選擇取消他勵電源（否則投入勵磁瞬間會使定子電流瞬間升至287A）。

1.4 開機操作

（1）將3號機組出口開關G3拉到試驗分位，并拉開G3開關的操作電源1DK。中控室操作拉開壩上6.3kV進線開關F20，檢查壩上6.3kV隔離變開關F13在分位。

（2）檢查開機條件滿足，中控室操作3號機組空轉開機。

（3）機組空轉穩定后，中控室操作合上壩上6.3kV隔離變開關F13。

（4）試驗結束后，退出勵磁系統，中控室操作拉開壩上6.3kV隔離變開關F13。

1.5 升流試驗

勵磁盤現地操作投入勵磁，現地操作逐步調增勵磁電流使機組定子電流以10%的速率遞增至110%額定電流，每一階段保持1min，記錄轉子電壓、電流（表 2）。

表2 升流試驗數據表

1.6 減流試驗

當定子電流增至110%額定電流后，現地操作逐步調減勵磁電流使機組定子電流以10%的速率遞減至10%額定電流，每一階段保持1min，記錄轉子電壓、電流（表 3）。

表3 減流試驗數據表

1.7 軸電壓、軸電流試驗數據

表4 軸電壓、軸電流試驗數據

1.8 升流試驗溫度記錄

在升流試驗過程中記錄機組各部位溫度，詳見表5。

表5 升流試驗溫度記錄表 單位：℃

續表5

1.9 試驗結束后恢復措施

（1）試驗結束后，退出勵磁系統。

（2）中控室操作拉開壩上6.3kV隔離變開關F13。

（3）收集試驗數據，進行相關數據資料分析。

（4）拆除隔離變與3號機勵磁變試驗電源接線，恢復3號勵磁變正常接線。

（5）拆除3號機組出口開關處短接線，并恢復正常連接方式。

（6）恢復3號機組繼電保護裝置差動保護、低壓記憶過流保護功能。檢查確認試驗電源電纜拆除正常，各系統恢復正常后合上F13開關、F20開關，恢復對壩區供電。

2 升壓試驗

2.1 零起升壓試驗條件

（1）將6.3kV室內的3號機組出口開關搖出至試驗分位，拉開出口開關合閘操作電源，并在操作開關上掛“禁止合閘、有人工作”標識牌。

（2）在3號機組勵磁變處設安全圍欄掛安全警示牌，防止有人進入高壓帶電區域出現人身觸電傷害。

（3）檢查機組保護盤各種保護正常投入運行。

2.2 零起升壓操作要求

（1）在中控室執行機組靜止到空轉開機令，待機組進入空轉態穩定后檢查發電機各部件運行情況是否正常。

（2）檢查機組空轉態運轉正常后，3號機組勵磁盤處手動啟動建壓，進行零起升壓試驗，逐段升壓（按照每10%為一個升壓階梯，零起升壓控制階段包 括 10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%），每個階段保持10min，并詳細記錄各階段的定子鐵心及繞組溫度、機端電壓、機組運行振動擺度等數據。

（3）完成試驗記錄后機組執行停機，停機后對各設備系統進行檢查并匯總試驗數據。

2.3 零起升壓操作說明

（1）勵磁調節器設置為“電壓閉環控制方式”，檢查“系統電壓跟蹤”在退出狀態。

（2）試驗前通過“就地減磁”按鈕將給定電壓值設定為10%（當初始升壓設定為10%因剩磁影響，機端電壓又降至為零時，可適當調高至15%）。

（3）自動起勵或人工起勵（自動起勵可通過上位機空轉轉空載的監控命令執行；人工起勵可采取按“就地建壓”按鈕的方式啟動），觀察現地LCU盤上機端電壓變化情況。

（4）對發電機進行零起升壓考驗。

2.4 注意事項

（1）在機組滅磁開關柜處專門安排一人，若發電機不能建壓或發電機電壓升壓不可控制，應立即手動切斷滅磁開關就地滅磁，滅磁開關跳開后對勵磁變、PT等設備進行檢查。

（2）在試驗前對最初的“電壓設定值”進行記錄，并在試驗結束后恢復至正常設定值。

（3）在機組零起升壓試驗過程中一旦發現有定子鐵心或繞組溫度異常升高應立即停止試驗。

2.5 機組空載特性試驗

（1）在3號機組勵磁盤處手動啟動建壓，進行零起升壓試驗，逐段升壓（按照每10%為一個升壓階梯，零起升壓控制階段包括10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%），每個階段保持10min，并詳細記錄各階段的轉子電壓、定子電壓、轉子電流等數據（表6）。

表6 升壓試驗數據

（2）當電壓升至額定電壓之后逐段降壓（按照每10%為一個降壓階梯，降壓階段包括100%、90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%），每個階段保持10min，并詳細記錄各階段的轉子電壓、定子電壓、轉子電流等數據（表7）。

表7 降壓試驗數據

（3）在各電壓階段記錄機組各部溫度變化情況，詳見表8。

表8 零起升壓溫度記錄表 單位：℃

續表8

試驗結束后檢查機組各部件正常，向調度機構申請并網發電試驗。

3 結論

短路升流試驗和零起升壓試驗都是新安裝發電機組或者發電機組大修后必不可少的試驗過程。短路升流試驗的目的是檢查發電機主回路CT二次接線的正確性，檢查發電機保護、測量、錄波、勵磁、調速器和機組LCU電流回路的正確性，檢查發電機保護裝置動作正確性。零起升壓的目的是為了檢查設備有無故障點，它不像全壓沖擊那樣很快就加了全壓，而是慢慢地使電壓升高，這樣一旦有故障定子電流就有反應，可以迅速的把電壓降下來，減少對設備的損壞，并進行相關調整，保證機組的安全運行。