馬開(kāi)科 王智祥 朱盛

摘 要：發(fā)電機(jī)的空載特性是發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性中一個(gè)很重要的特性，本文從發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)的目的、方法及注意事項(xiàng)出發(fā)，結(jié)合掛治水電廠#3機(jī)組A級(jí)檢修后進(jìn)行了發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：掛治水電廠；空載特性；勵(lì)磁試驗(yàn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.161

1 概述

同步發(fā)電機(jī)的空載特性是發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性中一個(gè)很重要的特性， 它不但可以反映出發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)是否合理， 而且直接影響著發(fā)電機(jī)的其他特性， 并且與其他特性相配合還可以計(jì)算出發(fā)電機(jī)的同步電抗等一些重要參數(shù)。此外， 通過(guò)發(fā)電機(jī)的空載特性試驗(yàn)也可以發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁系統(tǒng)中存在的故障。因此， 發(fā)電機(jī)的空載特性試驗(yàn)一直是機(jī)組大修或是小修后發(fā)電機(jī)的一個(gè)重要試驗(yàn)。

當(dāng)同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行于額定轉(zhuǎn)速n= nN ， 發(fā)電機(jī)的定子電流為零時(shí)I g= 0， 即是空載運(yùn)行。此時(shí)如果改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流I f ， 則氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁通以及電樞繞組中感應(yīng)的電勢(shì)E0 都隨著改變?？蛰d特性就是在發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)， 不同勵(lì)磁電流I f 和產(chǎn)生的空載電勢(shì)E0 之間的關(guān)系， 即E0=f （ I f） 曲線。

2 發(fā)電機(jī)的空載特性

發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)屬于發(fā)電機(jī)的特性和參數(shù)試驗(yàn)，它與預(yù)防性試驗(yàn)的目的不同。這類試驗(yàn)是為了了解發(fā)電機(jī)的運(yùn)行性能、基本量之間的關(guān)系的特性曲線以及被發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)確定了的參數(shù)?？蛰d特性是指發(fā)電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速空載運(yùn)行時(shí)，其定子電壓與勵(lì)磁電流之間的關(guān)系。它的用途很多，利用特性曲線，可以斷定轉(zhuǎn)子線圈有無(wú)匝間短路，也可判斷定子鐵芯有無(wú)局部短路，如有短路，該處的渦流去磁作用也將使勵(lì)磁電流因升至額定電壓而增大。此外，計(jì)算發(fā)電機(jī)的電壓變化率、未飽和的同步電抗，分析電壓變動(dòng)時(shí)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行情況及整定磁場(chǎng)電阻等都需要利用空載特性。

3 發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)方法及注意事項(xiàng)

掛治水電廠勵(lì)磁系統(tǒng)采用的廣州擎天電氣實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的EXC9000自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了A、B兩套自動(dòng)調(diào)節(jié)通道及一套手動(dòng)調(diào)節(jié)C通道，正常運(yùn)行時(shí)為自動(dòng)通道運(yùn)行。掛治水電廠#3機(jī)組空載特性試驗(yàn)時(shí)，先將發(fā)電機(jī)組開(kāi)至空轉(zhuǎn)，起勵(lì)電源采用廠用直流系統(tǒng)220V電源，勵(lì)磁系統(tǒng)采用A套自動(dòng)調(diào)節(jié)通道運(yùn)行，在勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜觸摸屏上設(shè)置零起升壓投入功能，按“增磁”按鈕緩慢的將發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓從零依次增至110%額定電壓，每增加10%作為一個(gè)數(shù)據(jù)記錄點(diǎn)，將所有記錄點(diǎn)繪制一條曲線作為發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)的上升曲線。當(dāng)電壓增至110%額定電壓時(shí)，“減磁”按鈕緩慢的將發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓從110%依次減至0，每減10%作為一個(gè)數(shù)據(jù)記錄點(diǎn)，將所有記錄點(diǎn)繪制一條曲線作為發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)的下降曲線。取發(fā)電機(jī)的空載特性試驗(yàn)的上升曲線和下降曲線作為發(fā)電機(jī)的空載特性曲線。

做發(fā)電機(jī)空載特性注意以下事項(xiàng)：

（1）發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)裝置應(yīng)全部投入運(yùn)行狀態(tài)，并應(yīng)作用于能夠跳開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)。

（2）強(qiáng)勵(lì)裝置和自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置不應(yīng)處于投入狀態(tài)。

（3）試驗(yàn)所用的分流器和表計(jì)的準(zhǔn)確度不應(yīng)低于0.5級(jí)。

（4）在試驗(yàn)中，當(dāng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流時(shí)，只能向一個(gè)方向調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)過(guò)程中不得向反方向操作，否則，將影響試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

4 掛治電廠#3機(jī)組試驗(yàn)步驟及試驗(yàn)數(shù)據(jù)

掛治水電廠#3機(jī)組A級(jí)檢修完工后進(jìn)行發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)的主要步驟如下：

（1）拉開(kāi)#3發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)330；

（2）上位機(jī)開(kāi)#3發(fā)電機(jī)至空轉(zhuǎn)，保持額定轉(zhuǎn)速不變；

（3）合上#3機(jī)滅磁開(kāi)關(guān)QFG3；

（4）拉開(kāi)勵(lì)磁系統(tǒng)功率柜內(nèi)脈沖切除開(kāi)關(guān)，投入勵(lì)磁系統(tǒng)風(fēng)機(jī)電源，勵(lì)磁系統(tǒng)控制電源，調(diào)節(jié)器電源，將勵(lì)磁系統(tǒng)切至A通道運(yùn)行；

（5）在勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜觸摸屏上投入零起升壓功能；

（6）在調(diào)節(jié)柜上按“增磁”按鈕，每10%記錄一次勵(lì)磁電流與機(jī)端電壓數(shù)據(jù)，直至機(jī)端電壓增至110%UN；

（7）在調(diào)節(jié)柜上按“減磁”按鈕，每10%記錄一次勵(lì)磁電流與機(jī)端電壓數(shù)據(jù)，直至機(jī)端電壓降至0；

（8）匯總數(shù)據(jù)，繪制發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)的上升曲線和下降曲線；

（9）繪制發(fā)電機(jī)空載特性曲線并與發(fā)電機(jī)制造廠家提供的空載特性曲線進(jìn)行分析。

掛治水電廠#3機(jī)組空載特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表1所示。

取#3發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁電流IL（A）與機(jī)端PT電壓Ug（V）兩組數(shù)據(jù)繪制發(fā)電機(jī)空載特性上升曲線、下降曲線，取上升曲線和下降曲線的平均值如圖1。

5 結(jié)論

從上圖可以看出，掛治電廠#3發(fā)電機(jī)組空載特性試驗(yàn)的上升曲線和下降曲線均較平滑，且做下降曲線時(shí)，下降曲線的下降趨勢(shì)基本上按照上升曲線的軌跡進(jìn)行，兩條曲線基本上處于重合狀態(tài)。取上升曲線和下降曲線的均值作為掛治電廠#3機(jī)組的空載特性曲線，與發(fā)電機(jī)制造廠家浙江富春江水電設(shè)備有限公司所提供的發(fā)電機(jī)空載特性曲線進(jìn)行比較，數(shù)據(jù)基本一致，故該機(jī)組狀況良好，可以進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

參考資料：

[1]DL/T489-2006 大中型水輪發(fā)電機(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2]掛治水電廠.勵(lì)磁系統(tǒng)檢修工藝規(guī)程[S].

[3]竺士章主編.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn)[Z].