水輪發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)的問(wèn)題探討

水輪發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)的問(wèn)題探討二灘建設(shè)咨詢有限公司張儒清摘要：水輪發(fā)電機(jī)的短路試驗(yàn)前的準(zhǔn)備與短路試驗(yàn)程序制定、合理選擇的勵(lì)磁電源和三相短路點(diǎn)、他勵(lì)電源常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案的探討。關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)短流試驗(yàn)問(wèn)題探討按照《水輪發(fā)電機(jī)組起動(dòng)試驗(yàn)規(guī)程DL507—2002》的規(guī)定要求，水輪發(fā)電機(jī)組在完成尾水充水、壓力鋼管及蝸殼充水、調(diào)速器和勵(lì)磁裝置調(diào)試、水輪發(fā)電機(jī)組空載運(yùn)行、轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)與機(jī)組過(guò)速試驗(yàn)后應(yīng)進(jìn)行水輪發(fā)電機(jī)組升流試驗(yàn)。發(fā)電機(jī)的短路試驗(yàn)是水輪發(fā)電機(jī)組升流試驗(yàn)中重要的一環(huán)，其試驗(yàn)程序較為復(fù)雜；在發(fā)電機(jī)主要保護(hù)全部退出的情況下，試驗(yàn)存在風(fēng)險(xiǎn)；試驗(yàn)成果的好壞將直接影響下階段發(fā)電機(jī)升壓試驗(yàn)、主變升流試驗(yàn)、開關(guān)站升流試驗(yàn)與線路升壓試驗(yàn)。因此和在試驗(yàn)前應(yīng)明確試驗(yàn)的目的，根據(jù)發(fā)電機(jī)主接線制定合理的試驗(yàn)方案，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題應(yīng)有應(yīng)急預(yù)案，以保證試驗(yàn)的安全順利進(jìn)行。試驗(yàn)前的準(zhǔn)備監(jiān)理部審批施工單位制定的《發(fā)電機(jī)組起動(dòng)試驗(yàn)方案》，由施工單位制定操作工作票，提請(qǐng)起動(dòng)試驗(yàn)領(lǐng)導(dǎo)小組審批；并勵(lì)連接的勵(lì)磁系統(tǒng)與機(jī)組終端分開，拆開勵(lì)磁變與發(fā)電機(jī)主母線的聯(lián)線；斷開發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)消弧線圈隔離刀閘：有條件時(shí)最好投入備用勵(lì)磁裝置；或提供勵(lì)磁變壓器他勵(lì)高壓電源；或用廠用動(dòng)力電源給勵(lì)磁裝置供電。勵(lì)磁裝置通電后對(duì)勵(lì)磁裝置進(jìn)行帶電全面檢查，切于“導(dǎo)通角手動(dòng)調(diào)節(jié)方式”。在發(fā)電機(jī)出口CT外側(cè)設(shè)置可靠的三相短路母線，如果三相短路點(diǎn)設(shè)在發(fā)電機(jī)斷路器外側(cè)，則應(yīng)采取措施防止斷路器跳閘；將發(fā)電機(jī)短路范圍內(nèi)暫時(shí)不用的CT二次側(cè)短路并接地；檢查發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子絕緣電阻，檢查滑環(huán)與碳刷接觸情況；退出所有發(fā)電機(jī)保護(hù)；試驗(yàn)過(guò)程中保證機(jī)旁至中控室、蝶閥室、水輪機(jī)層、母線層通訊通暢。做好操作記錄，指定專人短路試驗(yàn)完畢，拆除短路連線和CT短路線，恢復(fù)發(fā)電機(jī)保護(hù)和勵(lì)磁系統(tǒng)，并進(jìn)行全面安全檢查。他勵(lì)電源方式選擇在采用外來(lái)電源作為他勵(lì)電源時(shí)，有條件的情況下，勵(lì)磁變壓器的他勵(lì)電源最好由電站輔助高壓設(shè)備提供勵(lì)磁變壓器他勵(lì)高壓電源，其理由是勵(lì)磁變壓器是專用特種變壓器，自并式水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變壓器繞組的聯(lián)接組別大多為Y/△11接線方式，勵(lì)磁變壓器不僅能承受瞬間負(fù)載突變的沖擊和長(zhǎng)時(shí)效的滿載運(yùn)行，其繞組能經(jīng)受連續(xù)、頻繁的過(guò)電壓，而且能減少高次諧波對(duì)整流裝置的干撓。水電站第一臺(tái)發(fā)電機(jī)啟運(yùn)時(shí)外來(lái)電源一般為10KV或10.5KV,可能與發(fā)電機(jī)出口端電壓不一致,一般能滿足中小型水輪發(fā)電機(jī)的短路試驗(yàn)需要。發(fā)電機(jī)短路的勵(lì)磁電流大小可從短路特性曲線（廠家提供）中查到，在廠家沒(méi)有提供特性曲線的情況下可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流，即短路試驗(yàn)時(shí)勵(lì)磁電壓約為額定勵(lì)磁電壓的55~60%，勵(lì)磁電流在額定電流50%~55%。如果外來(lái)高壓電源的電壓比勵(lì)磁變壓器額定電壓低得太多，可能因勵(lì)磁裝置的同步電壓太低而造成控制電壓與移相角的變化而無(wú)法控制，此時(shí)可以臨時(shí)將勵(lì)磁裝置的同步電壓升壓后再送到同步單元，以消除勵(lì)磁電失控現(xiàn)象。如果勵(lì)磁變副邊電壓接近400V，現(xiàn)場(chǎng)提供勵(lì)磁變壓器高壓電源有困難時(shí),可采用400V低壓電源給勵(lì)磁裝置供電方式。但有可能在試驗(yàn)過(guò)程中可能會(huì)遇到下列問(wèn)題：一是在勵(lì)磁裝置小電流失控，造成這一現(xiàn)象的原因是廠用低壓變壓器的繞組一般為△/Yn11接線，三次諧波電流對(duì)勵(lì)磁裝置造成干擾，在小電流純感性負(fù)載時(shí)造成勵(lì)磁電流波動(dòng)，排除的辦法可在勵(lì)磁裝置輸出端子上并聯(lián)一個(gè)3~5KW電阻性負(fù)載（電爐）；二是發(fā)電機(jī)保護(hù)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)保護(hù)可能會(huì)出現(xiàn)報(bào)警，2s后機(jī)組自動(dòng)跳閘，出現(xiàn)這種情況大多發(fā)生在轉(zhuǎn)子接地保護(hù)采用“乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)”的保護(hù)裝置，其原因“乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)”裝置工作原理是在微機(jī)控制的電子開關(guān)在時(shí)序電路控制下周期性導(dǎo)通、截止，即轉(zhuǎn)子的正負(fù)極人為地周期性接地，通過(guò)求解轉(zhuǎn)子電導(dǎo)的變化來(lái)判定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的接地故障，外來(lái)低壓電源的諧波干擾致使直流輸出波形發(fā)生崎變，電源諧波的干撓會(huì)使轉(zhuǎn)子電導(dǎo)G的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大偏差，造成測(cè)定的轉(zhuǎn)子電導(dǎo)G判定依據(jù)發(fā)生無(wú)規(guī)律波動(dòng)，“乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)”動(dòng)作。此時(shí)更改轉(zhuǎn)子接地整定值也不會(huì)消除跳閘故障，解決的辦法是在出現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地信號(hào)后對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行絕緣檢查，絕緣電阻值測(cè)試結(jié)果與試驗(yàn)前對(duì)比沒(méi)有變化，即可判定為“轉(zhuǎn)子接地誤報(bào)故障”，可以將轉(zhuǎn)子一點(diǎn)保護(hù)屏蔽，以保證發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)的正常進(jìn)行。在采用低壓電源給勵(lì)磁裝置供電時(shí)，最好將將他勵(lì)電源經(jīng)過(guò)低壓斷路器供電，并且在勵(lì)磁裝置前安裝緊急跳閘開關(guān)，以便在緊急情況下跳開他勵(lì)電源。低壓電纜載面可按發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子額定電流的40%選擇，并在通電前校核電源相序。三相短路母線安裝為方便定子電流的測(cè)量，短路點(diǎn)應(yīng)選擇在發(fā)電機(jī)出口CT后，短路點(diǎn)試驗(yàn)回路內(nèi)暫時(shí)不用的CT的繞組應(yīng)短路并可靠接地，三相短路母線的電流載流量可按5A~8A/mm2計(jì)算，短路母線應(yīng)與發(fā)電機(jī)出口母線一致或硬質(zhì)銅母排，連接方試可以采用螺栓連接或螺栓夾連，在試驗(yàn)前按母排連接標(biāo)準(zhǔn)對(duì)短路連接質(zhì)量進(jìn)行檢查，防止大電流燒傷母排。發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)操作程序4.1手動(dòng)開機(jī)至額定轉(zhuǎn)速，機(jī)組各部位運(yùn)轉(zhuǎn)正常，各部瓦溫度穩(wěn)定，機(jī)組振擺正常，各部冷卻水溫、水量符合規(guī)定；4.2用廠用電提供主勵(lì)磁裝置電源；4.3.投入機(jī)組水機(jī)保護(hù)；4.4；手動(dòng)合滅磁開關(guān)（FMK），通過(guò)勵(lì)磁裝置手動(dòng)升流至25%定子額定電流，普測(cè)CT二次側(cè)通流情況，檢查發(fā)電機(jī)各電流回路的相位及三相電流準(zhǔn)確性和對(duì)稱性；4.5外來(lái)高壓電源對(duì)勵(lì)磁變壓器供電時(shí)應(yīng)校核勵(lì)磁變壓器CT極性及差動(dòng)保護(hù)接線的正確性；4.6檢查各繼電保護(hù)電流回路的極性和相位，檢查測(cè)量表計(jì)接線及指示的正確性，必要時(shí)繪制向量圖；4.7在發(fā)電機(jī)額定電流工況下，測(cè)量機(jī)組振動(dòng)與擺度，檢查碳刷及集電環(huán)工作情況；4.8在發(fā)電機(jī)額定電流工況下，跳開滅磁開關(guān)檢驗(yàn)滅磁情況是否正常，錄制發(fā)電機(jī)在額定電流時(shí)滅磁過(guò)程的示波圖；4.9錄制發(fā)電機(jī)三相短路特性曲線，逐級(jí)將定子電流升至額定值，每隔10%定子額定電流記錄定子電流、轉(zhuǎn)子電流及轉(zhuǎn)子電壓；降流分級(jí)測(cè)量應(yīng)在10點(diǎn)以上；4.10發(fā)電機(jī)有軸電流保護(hù)裝置時(shí)，在發(fā)電機(jī)定子電流達(dá)到額定值時(shí)，檢查軸電流保護(hù)裝置二次側(cè)輸出電流值；4.11上述檢測(cè)試驗(yàn)完成后，在發(fā)電機(jī)額定電流工況下，跳滅磁開關(guān)（FMK），錄制發(fā)電機(jī)額定電流下的滅磁特征。試驗(yàn)的組織與安全5.1發(fā)電機(jī)在進(jìn)行短路試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)成立試驗(yàn)領(lǐng)導(dǎo)小組，設(shè)總指揮一人，下設(shè)水機(jī)、發(fā)電機(jī)一次、發(fā)電機(jī)二次三個(gè)小組，水輪機(jī)調(diào)速器和勵(lì)磁裝置的操作原則上應(yīng)由設(shè)備廠家調(diào)試人員擔(dān)任；5.2試驗(yàn)的每一步操作都應(yīng)設(shè)專人進(jìn)行監(jiān)控，以防止誤操作；5.3專人記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表格如下：項(xiàng)目單位第一點(diǎn)第二點(diǎn)第三點(diǎn)第四點(diǎn)第五點(diǎn)第六點(diǎn)第七點(diǎn)第八點(diǎn)第九點(diǎn)第十點(diǎn)速度定子電流UA定子電流VA定子電流WA勵(lì)磁電壓V勵(lì)磁電流A注:發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)時(shí),每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的停留間隔以數(shù)據(jù)記錄清楚為準(zhǔn),上升到發(fā)電機(jī)額定電流值后,然后平穩(wěn)下降,分點(diǎn)進(jìn)行記錄。5.4在試驗(yàn)過(guò)程中，凡發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即向總指揮匯報(bào)，危急設(shè)備的人身安全時(shí)應(yīng)立即停機(jī)