同步發電機的調試及發電并網2010-10-19 15:18:04|分類： 電氣調試 |標簽：發電機并網 |字號大中小訂閱 本文引用自丁丁同步發電機的調試及發電并網引用丁丁 的 同步發電機的調試及發電并網一、 概述同步發電機是發電廠最重要的設備之一，是發電廠的核心部分，它的好壞直接影響發電廠能否安全可靠地發供電。本文主要介紹額定功率1.2萬KW以下，額定電壓10KV的汽輪發電機的電器試驗及調試、發電、并網。由于發電機試驗項目較多，這里僅對試驗標準中規定的電氣試驗項目的測試方法、要點和分析判斷作介紹及發電機并網前的試驗及并網方法作一些介紹，至于發電機的保護系統及一些特殊繼電保護試驗與整定，勵磁調節裝置的調校與整定未介紹。二、 調試流程施工設備安裝與調試的交接，設備檢查及查線。設備的單體調試分為發電機的試驗，高壓設備的試驗，MCC單元調試，自動化儀表的調試，高壓及低壓的送電，輔助設備試車，汽輪機調試運行，發電機發電調試，發電機并網帶負荷。三、 設備調試（發電機的單體試驗）：A、測量直流電阻：主要包括定子繞組，轉子繞組以及滅磁電阻器的直流電阻測量。測量發電機直流電阻的目的是檢查發電機繞組和電阻器的質量，以發現因制造工藝不良等因素的作用所造成的缺陷。測量發電機直流電阻，一般可采用電壓降法和電橋法：（1） 目前電橋法準確度均都較高，可優先采用電橋法，應選用0.2級雙電橋。采用電壓降法測量時，必須選用0.5級以上的電壓表與電流表。（2） 測量時，必須在電機各相對應引出端頭上進行，不允許包括電機外部的引線或中性點的銅排，電橋法和電壓法的接線必須盡量接近定子繞組 。電壓和電流接線點必須分開，不允許接在一起。（3） 采用電壓降法測量時，必須先合上電源開關，確認有電流及其指示穩定后，再接上電壓表，并同時讀記電流、電壓值。斷開時先斷電壓表回路，以防止繞組的自感電勢或回路開路電源電壓加至電壓表上而將其損壞。測量時，電流應不大于額定電流值的20%。測量時必須有足夠的直流電源，以免因容量不足或電壓下降，影響測量準確性。無論采用什么方法，測量結果與產品出廠時測量的數值換算至同溫度下的數值比較，其相對變化也不應大于2%。（4） 測量轉子繞組的直流電阻，方法可同測量定子繞組一樣。但有滑環的發電機轉子繞組測量時，為了測量準確，可用兩對銅絲刷分別將電壓回路與電流回路搭接在滑環上。每個滑環上的電壓與電流銅刷應相距90 0 ，不要相互接觸。測完后，將測量結果換算為20 值與出廠所測結果相比較，其差別一般不應超過2%。（5） 如電阻增大，說明轉子導線有斷裂、焊接頭有脫焊、虛焊等缺陷。如電阻減小，說明轉子繞組有可能匝間短路故障。（6） 滅磁電阻器的直流電阻測量，采用電橋法，其目的是檢查在制造或運行、安裝時有無損壞，如斷裂和接觸不良等缺陷。B、測量絕緣電阻和吸收比：測量發電機的絕緣電阻是絕緣試驗的基本方法之一，通過測量可以了解發電機的絕緣情況，由于電機的絕緣電阻與環境溫度的變化有關，因而測出的阻值差別很大。溫度的升高而絕緣電阻下降，反之溫度下降絕緣電阻就上升。為了正確衡量和對比發電機絕緣電阻值，測量時必須記載測量時的溫度，并且統一換算成75時的絕緣電阻值。絕緣電阻值按下列經驗公式進行換算：R75 溫度為75時的絕緣電阻值（1M）Rt 溫度為 t 時所測得的的絕緣電阻值（1M）t 測量時的溫度（）Kt 絕緣電阻的溫度換算系數。（可查表）（1） 測量時使用的兆歐表電壓等級要與被測設備的電壓等級相適應，對額定電壓為1000V級以上的電機，應用2500V兆歐表。（2） 應分別測量各相對其它二相及地的絕緣電阻和吸收比。測量時，除被測物外，其他二相應接地。（3） 測量前應將引出線套管表面擦干凈，必要時還可用軟銅線或熔絲套在上部表面繞一圈后再接至兆歐表屏蔽端，以消除套管表面泄漏的影響。（4） 定子繞組絕緣正常時，其三相的絕緣電阻值是接近的。各相絕緣電阻的不平衡系數不應大于2。定子繞組吸收比一般在1.32.5左右。（5） 測量發電機轉子繞組的絕緣電阻時，應將兆歐表的“ L”端接于轉子滑環，地線端“ E”接于轉子軸上。最好在發電機額定轉數時，超速試驗前、后測量轉子繞組的絕緣電阻。兆歐表的選擇，當轉子電壓為200V以上時，采用2500V兆歐表，200V及以下采用1000V兆歐表，轉子繞組的絕緣電阻一般不應低于0.5 M。（6） 測量勵磁回路的絕緣電阻時應合上滅磁開關，勵磁回路有電子元件時應將其拆下或短接。C、定子繞組的直流試驗：（1） 直流試驗的直流電壓是用高壓整流設備供給，試驗電壓高而且可以調節。它能更有效地檢查出主絕緣的受潮和局部缺陷，尤其能檢查出繞組端部絕緣的薄弱點。直流耐壓具有以下特點：直流耐壓時沒有電容電流，因而可以用小容量的試驗設備。試驗時，絕緣中不存在介質損耗，不會使絕緣發熱。直流耐壓試驗時根據三相泄漏電流與電壓的關系特性，可容易地發現絕緣內部缺陷。直流耐壓試驗容易發現電機端部絕緣的缺陷。以上四點是直流耐壓具有的特點，它不能同交流耐壓相互替代，也是試驗中必做的項目。（2） 試驗接線及優點接線方式如圖（1）這種試驗接線方式的優點：高壓試驗變壓器僅需要一個高壓引出端，一般現場均用此方法。由于微安表與整流裝置處于高壓端，且微安表于高壓引線加以屏蔽，故可消除各種雜散電流影響，得到準確的試驗結果。（3） 在直流耐壓時注意事項：除了要遵守一般高壓試驗的安全要求外，特別要注意放電時的安全，由于定子繞組對地電容很大，加上很高的直流電壓后，其充電的電量也是很大，如突然放電，將產生很大的放電電流，影響操作人員及設備安全。所以放電時一定應通過1020M的電阻對地放電，然后再掛接地線進行充分放電，放電時間不應小于3分鐘。（4） 試驗結果的分析及判斷：絕緣正常時，其泄漏電流值三相基本平衡，各項泄漏電流的差別不應大于最小值的5%，如最大電流在20A以下時，各相間差值與出廠試驗值比較不應有明顯差別。正常時，其泄漏電流將隨時間延長而減小。若泄漏電流隨時間延長而增大，表明有高阻性缺陷。正常時，泄漏電流隨電壓成比例變化，若泄漏電流隨電壓不成比例顯著上升，表明絕緣受潮或臟污。正常時，其泄漏電流不應有劇烈或周期性沖擊擺動。當電壓升高到某一階段出現泄漏電流快速上升或劇烈擺動，這表明絕緣有斷裂性缺陷或套管有裂損等。D、交流耐壓試驗：（1） 交流耐壓試驗是鑒定電機絕緣強度的最有效和最直接的方法。它對判斷電機能否投入運行具有決定性的意義。它是保證投入運行電機的絕緣水平，避免發生電機絕緣事故的重要手段。因此，交流耐壓是電機絕緣試驗中一項關鍵性的試驗。由于交流耐壓試驗接近電機的工作狀態。而所加的電壓又比運行電壓高得多，故易于發現絕緣的缺陷。交流耐壓對不良絕緣的電機來講是一種破壞性試驗，也是絕緣試驗中最后進行的項目，在耐壓前，必須對以前的試驗結果如絕緣電阻、吸收比、泄漏電流等進行分析判斷后，才決定進行交流耐壓。（2） 交流耐壓試驗接線如圖（2）（3） 耐壓時的注意事項：高壓試驗變壓器一般電壓很高，容量較小，在進行交流耐壓時，電機容量較大時，試驗電流相對較大，所以一定要考慮變壓器容量。試驗電壓波形要求為正弦波。試驗設備應有過電壓和過電流保護裝置。過電壓保護一般采用球間放電。并且串接限流電阻。過流保護一般采用高壓側回路內串接限流電阻，當發生擊穿時，這一電阻限制了電流值。升壓試驗中應采取從零升壓的方式，在耐壓的時間內應盡量保持電壓穩定，降壓也應采取逐步降壓到零的方式。四、 發電機啟動前的條件與準備工作：A、安裝工程已進行完畢，經質檢部門檢查，符合現行國家標準，并且符合設計要求。B、各種電氣設備均按國家標準進行單體試驗，并且提交調試記錄符合要求且合格。C、廠用機械均帶負荷試驗完畢，10KV母線均已送電，有條件時，可給發電機反送電。送電時發電機星點必須打開。各項保護整定完畢，二次回路準確無誤。D、系統的相互聯鎖，與儀表專業、燈光報警信號等要與安裝單位、生產單位共同檢查。E、啟動設備附近整齊清潔，道路暢通、照明充足、消防設施齊全。控制室與各處通信聯絡正常。F、發電機勵磁回路應先拆下，并用絕緣帶包好，斷路器均應處于斷開狀態。G、在控制室設一下儀表 儀表名稱用途規格數量交流電流表發電機定子電流10A，0.5級3 交流電壓表發電機定子電壓150V，0.5級3 直流電壓表發電機轉子電壓0-15-120V，1級1直流電流表發電機轉子電流0300A，1級1調壓器轉子交流阻抗0250V，2KVA1隔離變壓器轉子交流阻抗220V，2KVA1鉗形相位表阻抗、向量110V 510A1相序表檢查相序1萬用表流動用1電秒表測滅磁時間常數1兆歐表檢查絕緣2500V1兆歐表檢查絕緣500V1H、試驗項目及程序（1）不同轉速下測量發電機轉子絕緣電阻、交流阻抗及功率損耗。在下列轉速下測量：0、500、1000、1500、2000、2500、3000轉/分。如某些中間轉速振動較大或不穩定時，可越過幾點。用500V兆歐表測轉子繞組對大軸的絕緣電阻。在轉子回路通入交流5060V，記錄電壓、電流及其相位。（2）發電機短路試驗：A、發電機短路特性試驗是發電機的基本運行試驗項目，它是指發電機在額定轉速下，當定子電壓為零時，定子的短路電流與轉子激磁電流之間的關系曲線。這時發電機的磁路處于不飽和狀態，短路特性曲線是一條直線。如下圖: B、試驗步驟如下：發電機定子測溫裝置投入運行。在整個試驗過程中，應有專人監視，如溫度接近或超過廠家規定值，應立即報告試驗負責人。試驗過程中，超過額定電流的持續時間每次不得超過15秒，間隔時間不得小于5分鐘。在發電機出線端或出口斷路器的外側處，用銅排將定子繞組三相對稱短路。發電機驅動至額定轉速（3000）轉，保持不變，合上滅磁開關。慢慢調節勵磁，逐漸增加定子電流，檢查三相電流是否對稱，若不對稱，應停止試驗查明原因。每增加額定定子電流的20%，應停留片刻，同時讀取各儀表讀數，根據數據繪制出短路特性曲線。檢查負荷電壓閉鎖的過電流保護動作值。檢查差動保護繼電器的動作電流值及過電流、過負荷繼電器的定值。在額定電流時跳開滅磁開關，觀察弧光應吹向滅弧柵。 試驗完后，拆除短路線恢復正常。發電機三相短路特性試驗接線圖：（4） 錄制發電機空載特性曲線A、同步發電機空載運行是發電機最簡單的運行，由于負載電流等于零，空載狀態沒有電樞反應現象。同步發電機的空載特性是指額定轉速下發電機的負載電流等于零時，發電機定子端電壓U0與轉子勵磁電流IL的變化關系。如下圖：通過空載特性試驗，可以檢查發電機勵磁系統的工作情況，觀察發電機磁路的飽和程度，而且可以檢查發電機定子和轉子的連接是否正確。并通過它檢查發電機的有關保護參數。B、試驗方法如下：發電機的過負荷保護，復合電壓閉鎖的過電流保護、差動保護、轉子兩點接地保護均應投入運行。出于安全考慮可適當降低差動保護定值，試驗完成后注意再恢復。暫時取消“空載電壓保護”環節。逐漸增高發電機電壓，記錄發電機勵磁電壓、勵磁電流、發電機電壓。取發電機電壓5250、8400V、10500V、11205V、11550V、12600V、13650V，7點。在發電機電壓為13650V時，保持5分鐘，進行發電機定子層間耐壓試驗。用發電機電壓檢查勵磁系統的YJ的動作值，復合電壓閉鎖的過電流保護裝置的低電壓繼電器1YJ動作值，檢查10500時負序電壓繼電器的不平衡電壓與反送電中測得的數值進行比較，應無大的差別。發電機空載時軸電壓的測量。測量發電機大軸兩側電壓，有絕緣的軸承與大軸間的電壓，及大軸對地的電壓。見圖（4）：1)、測軸電壓應分別在空載額定電壓時及帶負荷后測定；2）、測量軸承支架與底座的電壓U2，在測量時應把軸承與軸間的油膜用銅刷短路。3）、測量用的電壓表應盡量選擇內阻大的電壓表，以減少對被測回路的影響。4）、由于測量時在高轉速轉動的發電機上進行，要特別注意安全，尤其要防止發生卷軋事故。5）、U1=U2 說明軸承絕緣良好，U1U2 且超過U2值的10%，則說明軸承絕緣不良，U1U2 說明測量不準確，應重新測量。6）、測量軸電壓的目的是通過測量比較發電機軸兩端的電壓，軸承與底座之間的電壓來判斷運行中軸承絕緣好壞，以防止軸電流形成的可能，損壞軸承及油質劣化。發電機電壓升至10500V時，跳開滅磁開關，測量發電機定子開路時的滅磁時間常數。試驗接線圖見圖（5）測量發電機殘壓。首先在電壓互感器二次測量，如換算到一次電壓不超過500V時，可直接在母線上測量。做發電機空載特性試驗應注意的事項發電機的繼電保護裝置應全部投入運行狀態，并且應作用于能夠跳開滅磁開關。強勵裝置和自動電壓調節裝置不應投入狀態。試驗用的儀表準確度應不低于0.5級。在試驗中，當調節勵磁電流時，只能向一個方向調節，在調節過程中不得向反方向操作，否則，將影響試驗的準確性。五、 發電機的并網A、準同期并網方法及優缺點：準同期并網是手動操作，操作是否順利與人員的經驗有很大關系。為防止不同期并網，以下三種情況不準合閘并網。（1）當同期表旋轉過快時，說明待并發電機與系統頻率相差太大。（2）當周期表指針出現跳動現象時，不準合閘。有可能同期表內部有可能卡針現象，反映不出正確的并列條件。（3）如同期表指針停在同期點上不動，此時也不能并網，這是因為短路器合閘過程中，如系統或待并發電機的頻率突然變動，就有可能使短路器正好合在非同期點上。B、準同期并網的步驟如下：一臺未投入系統并網運行的發電機與系統中其他發電機是不同步的，這樣的發電機穩定性差。一般發電機應并網，發電機并網有四個條件：1、待并發電機電壓與母線電壓的幅值相等。2、待并發電機頻率與母線頻率相同。3、發電機相序與電網相同。4、并網開關合閘時，待并發電機與母線電壓間的瞬時相角差應為零。發電機并網前要進行假同期并列，檢查好母線側電壓相序，不合并網斷路器隔離刀閘，投入發電機的保護，在發電機側PT與母線側PT二次同名相之間接0300V的交流電壓表，合滅磁開關，將發電機電壓頻率調至額定值，這時觀察電壓表，應周期性的由零伏至線電壓之間變化。同時觀察同步表在轉到12點時，這時的電壓表指示為零。同步表在6點時電壓表為最大值。同時觀察同步繼電器TJJ，電壓表為零時接點通，電壓表有值時斷開。一切正常后，觀察同步表指針（順時針轉動）時說明發電機頻率比系統高，應減低發電機轉數。反時針轉動時，應增加發電機轉數。當順時針方向緩慢轉動時，指針接近同步點（12點），考慮合閘延時時間，當接近同步點（12點）提前一點，提前約0.10.2S時，合斷路器合閘開關，假同期并網成功。斷開斷路器，合上隔離開關重復上述程序，進行發電機并網。以上就是準同期并網程序。這種并網瞬間沖擊電流小，對系統電壓沒有影響。缺點就是操作比較麻煩，對操作人員要求要高度集中精力。準同期并列適用范圍：大容量發電機并入系統及孤立小電網多臺小型發電機并列。C、自同期并網方法及優缺點（1）自同期并網就是發電