同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子倒送電試驗(yàn)淺談

曾 畢 鵬，　黃 柏 華，　汪　潔

(武漢市陸水自動(dòng)控制技術(shù)有限公司，湖北 武漢　430000)

同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子倒送電試驗(yàn)淺談

曾 畢 鵬，黃 柏 華，汪潔

(武漢市陸水自動(dòng)控制技術(shù)有限公司，湖北 武漢430000)

摘要：用可控硅靜止式勵(lì)磁裝置給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子倒送電，可以有效檢測(cè)可控硅是否同步以及烘烤發(fā)電機(jī)等試驗(yàn)，但是在試驗(yàn)中往往出現(xiàn)難以啟動(dòng)和突變的問題。因此，在勵(lì)磁裝置輸出端并接一引導(dǎo)電阻以確保可控硅導(dǎo)通所需要的最低維持電流，以幫助整流橋面對(duì)發(fā)電機(jī)大電感轉(zhuǎn)子的良好通流。

關(guān)鍵詞：勵(lì)磁系統(tǒng)；倒送電實(shí)踐；方法；建議

0引言

顧名思義，“倒送電”就是反送電過程送電；電廠送電是將電廠發(fā)出的電向系統(tǒng)送電，“倒送電”就是從系統(tǒng)向電廠送電。

出現(xiàn)“倒送電”的過程和意義，主要是基于下面三個(gè)原因，一個(gè)是電廠基建過程中，需要臨時(shí)電源，有時(shí)這個(gè)電源會(huì)需要的很大，特別是在建設(shè)的后期，在建廠時(shí)修建的臨時(shí)電源會(huì)不夠用，就會(huì)從系統(tǒng)通過送電線路將電倒送過來，通過電廠的T0變壓器進(jìn)行供電；二是在電廠發(fā)電并網(wǎng)的時(shí)候，也需要將系統(tǒng)的電先倒送過來，然后調(diào)整發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，使之與系統(tǒng)“同步”，然后并網(wǎng)發(fā)電；同時(shí)在電廠發(fā)電之前，需要將電廠的輔助設(shè)備先運(yùn)轉(zhuǎn)起來，由于此時(shí)發(fā)電機(jī)還未發(fā)電，不能提供電源，這個(gè)電源就只能通過系統(tǒng)“倒送電”來完成；三是在電廠檢修的時(shí)候，也處于不發(fā)電的時(shí)候，同樣需要用“倒送電”的方式，解決電廠檢修電源的問題。本文討論的是第二種情況——“同步”倒送電。

1勵(lì)磁系統(tǒng)的倒送電

對(duì)于三相全控橋式可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)，倒送電開環(huán)試驗(yàn)尤為關(guān)鍵，必須從勵(lì)磁電壓、電流的最小值開始逐步增加到額定值以檢驗(yàn)勵(lì)磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)。水輪發(fā)電機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，當(dāng)解開發(fā)電機(jī)出口處的接線，合上主開關(guān)斷路器使勵(lì)磁系統(tǒng)的PT、勵(lì)磁變壓器等均帶電時(shí)，我們稱之為勵(lì)磁系統(tǒng)的倒送電。這種試驗(yàn)首先是解開勵(lì)磁裝置滅磁開關(guān)上的轉(zhuǎn)子線，然后在滅磁開關(guān)上并接上一燈泡或電爐這一純電阻的假負(fù)載。如圖1：

圖1

系統(tǒng)倒送電來后，在勵(lì)磁裝置調(diào)節(jié)器上增大導(dǎo)通角，就能明顯的看到輸出電壓和電流能從零開始平滑的往上升高，并能上下調(diào)節(jié)(負(fù)載太小時(shí)，看不到電流的變化)，這時(shí)可確定勵(lì)磁系統(tǒng)的基本功能應(yīng)該是沒有什么問題了。接下來第二步就是解除假負(fù)載，接上真負(fù)載轉(zhuǎn)子試驗(yàn)。如圖2：

圖2

2勵(lì)磁系統(tǒng)倒送電實(shí)踐

2.1發(fā)電機(jī)勵(lì)磁開環(huán)試驗(yàn)

按照通常的步驟做試驗(yàn)，當(dāng)導(dǎo)通角較小時(shí)，即整流區(qū)小于逆變區(qū)時(shí)，經(jīng)常或多或少地看到勵(lì)磁電壓表指針反偏。慢慢增大導(dǎo)通角到勵(lì)磁電壓表為零時(shí)，再繼續(xù)增大導(dǎo)通角，這時(shí)導(dǎo)通角已使橋整流區(qū)超過了逆變區(qū)，但往往看不到勵(lì)磁電壓表和勵(lì)磁電流表的啟動(dòng)上升。繼續(xù)朝極限區(qū)增大導(dǎo)通角，勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流突然雪崩式的上升。這時(shí)人工的快速減磁都來不及把過高的電壓、電流壓下來，雖然逐漸能減下來，但在短時(shí)間內(nèi)給設(shè)備造成很大的沖擊和過載。這不是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁開環(huán)試驗(yàn)理論設(shè)想的結(jié)果。但這樣的情況在機(jī)組首次啟動(dòng)時(shí)卻時(shí)常出現(xiàn)。也使現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員感到疑惑。

筆者曾就在四川某電站維修勵(lì)磁的過程中就遇到這一問題。一號(hào)機(jī)組基本參數(shù)為：機(jī)組容量P=1 100 kW，機(jī)端電壓UF=10.5 kV，額定勵(lì)磁電壓UL=147 V，額定勵(lì)磁電流IL=342 A。使用的是模擬型可控硅全控整流橋多調(diào)節(jié)板勵(lì)磁裝置，維修完脈沖板后，為了全面檢查勵(lì)磁系統(tǒng)的功能，業(yè)主提出做倒送電檢查，首先帶一1 000 kW的電爐，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)電位器慢慢增大，看見勵(lì)磁電壓表從0緩緩增加到260 V，減小電位器又能降到零，取下電爐接上轉(zhuǎn)子，增大電位器看見可控硅控制角表指針從0都快到最大，勵(lì)磁電壓、電流表還是0 ，再往增大方向旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁電壓、電流值突然直往上升，手動(dòng)迅速旋轉(zhuǎn)控制電位器到最小，勵(lì)磁電壓、電流才降到零，當(dāng)時(shí)，在場(chǎng)人員非常緊張。

筆者現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)琢磨帶假負(fù)載和帶真負(fù)載的區(qū)別，重新將上一步帶過的電爐也并接入轉(zhuǎn)子兩端做試驗(yàn)，這時(shí)的勵(lì)磁電壓、電流就能隨著控制電位器的旋轉(zhuǎn)從0到額定之間平滑的變化，實(shí)現(xiàn)了全面檢查勵(lì)磁系統(tǒng)的功能并安全倒送電。

2.2倒送電的方法

加入適當(dāng)?shù)木€性負(fù)載全方位檢查勵(lì)磁系統(tǒng)安全倒送電的方法，能有效地控制電流的突變，在實(shí)際的電站安裝、調(diào)試中得到了肯定。2013年，在湖北某電站，采用微機(jī)型勵(lì)磁裝置。在啟動(dòng)前，業(yè)主要求做1#機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的倒送電試驗(yàn)，機(jī)組參數(shù)為P=16.67 MW，額定勵(lì)磁電流IL=850 A，額定勵(lì)磁電壓UL=160 V。在帶轉(zhuǎn)子負(fù)載升流時(shí)就遇到了導(dǎo)通角不斷增加，可勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流就是不能從0開始啟動(dòng)逐漸升起，當(dāng)導(dǎo)通角增大到一定時(shí)，轉(zhuǎn)子突然升流到較大(強(qiáng)勵(lì))，此時(shí)再將較高的開環(huán)勵(lì)磁電流降下來要有個(gè)時(shí)間過程。這種現(xiàn)象不符合業(yè)主要求從零起升流以便檢查勵(lì)磁系統(tǒng)的要求。當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員，百思不解，設(shè)計(jì)人員和總工研究，都認(rèn)為是勵(lì)磁系統(tǒng)的接線、極性、軟件有問題，圍繞這些可疑問題檢查了一天，結(jié)果沒發(fā)現(xiàn)異常。在得知此情況，筆者提出在轉(zhuǎn)子上并一個(gè)1 000 W電爐，結(jié)果問題立即解決。勵(lì)磁電流隨著導(dǎo)通角的增加，勵(lì)磁電流能很好地從零平滑的增加到額定。使試驗(yàn)順利進(jìn)行。

3實(shí)現(xiàn)安全倒送電的原因及建議

全面檢查勵(lì)磁系統(tǒng)的功能并實(shí)現(xiàn)安全倒送電，究其原因，是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是一個(gè)的感性負(fù)載，可控硅整流橋在開始整流狀態(tài)下要給轉(zhuǎn)子通電流，而感性負(fù)載是阻止電流突變的，哪怕在較小的可控硅維持電流的沖擊下，這個(gè)電流也會(huì)造成轉(zhuǎn)子很大的阻抗，因而可控硅不能導(dǎo)通。但當(dāng)導(dǎo)通角增到越來越大甚至極限附近時(shí)，強(qiáng)大的整流電壓克服轉(zhuǎn)子的反電勢(shì)在突破很小的維持電流后，可控硅就會(huì)雪崩式導(dǎo)通。這種人工控制的開環(huán)試驗(yàn)，沒有閉環(huán)電子控制的反應(yīng)速度快，給設(shè)備的沖擊是有損害的。這里可能要提出了一個(gè)疑問，為什么勵(lì)磁系統(tǒng)在閉環(huán)建壓發(fā)電的啟動(dòng)階段，沒有像倒送那樣的問題呢？這就是勵(lì)磁系統(tǒng)帶轉(zhuǎn)子的開環(huán)與閉環(huán)的不同，倒送就是開環(huán)，發(fā)電狀態(tài)下的勵(lì)磁建壓，是閉環(huán)狀態(tài)，當(dāng)給定額定電壓建壓時(shí)，導(dǎo)通角首先是全打開的，所以一開始就高起始電壓、電流啟動(dòng)，此時(shí)就不存在轉(zhuǎn)子起動(dòng)不了電流的問題了，由于是閉環(huán)的給定電壓，隨著機(jī)端電壓的不斷接近給定，導(dǎo)通角也就迅速的往回關(guān)小到一個(gè)平衡點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的快速建壓，這與倒送電人工來不及的手動(dòng)回關(guān)導(dǎo)通角造成的沖擊是不同的。轉(zhuǎn)子電流、電壓的突變?cè)斐傻募夥暹^電壓對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁系統(tǒng)均有害，務(wù)必避免。

當(dāng)然并不是每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)倒送電都會(huì)遇到上述情況。我們現(xiàn)在可以理解轉(zhuǎn)子內(nèi)部并接了一純電阻RL，這個(gè)阻值的大小與不同的發(fā)電機(jī)容量和機(jī)型有關(guān)，也與轉(zhuǎn)子材質(zhì)和加工工藝的不同而不同，只要外界電壓達(dá)到能使可控硅維持導(dǎo)通的最低電流(一般約200毫安左右)時(shí)轉(zhuǎn)子就能正常零起上升，所以有的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的這一內(nèi)部電阻較小，一開始就能驅(qū)動(dòng)可控硅導(dǎo)通并使轉(zhuǎn)子電流能平滑地調(diào)節(jié)。有的內(nèi)阻RL較大以致調(diào)節(jié)到高導(dǎo)通角、高電壓下轉(zhuǎn)子才突然導(dǎo)通突變。鑒于轉(zhuǎn)子的這種不確定性，電站常常又有倒送電的試驗(yàn)要求，在勵(lì)磁整流輸出端并接一軟化轉(zhuǎn)子特性的引導(dǎo)電

阻，改善可控硅全控整流橋的導(dǎo)通，以便勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定和試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)勵(lì)磁的閉環(huán)建壓?jiǎn)?dòng)也有一定的好處，特別對(duì)倒送電的試驗(yàn)起到最好的效果，顯得尤為重要。因此，建議勵(lì)磁系統(tǒng)考慮這個(gè)外加引導(dǎo)電阻。為了保障可控硅整流橋一開始的維持電流，根據(jù)理論和經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，此引導(dǎo)電阻Rs一般取100歐姆/100W左右參數(shù)即可，如圖3:

圖3

4結(jié)語

雖然勵(lì)磁系統(tǒng)在閉環(huán)建壓并網(wǎng)中沒有任何異常，但遇上帶轉(zhuǎn)子倒送電時(shí)就有可能出現(xiàn)突變的危險(xiǎn)，在勵(lì)磁裝置輸出端并接一引導(dǎo)電阻以確保可控硅導(dǎo)通所需要的最低維持電流，以幫助整流橋面對(duì)發(fā)電機(jī)大電感轉(zhuǎn)子的良好通流。避免勵(lì)磁系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不必要的突變尖峰過壓損害。

曾畢鵬(1964-)，男，廣東興寧人，大學(xué)學(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事水電行業(yè)經(jīng)營(yíng)管理工作；

黃柏華(1968-)，男，湖北赤壁人，中專學(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事水電站電氣二次維修及調(diào)試工作；

汪潔(1976-)，女，湖北武漢人，本科學(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事水電行業(yè)技術(shù)管理工作.

(責(zé)任編輯：卓政昌)

收稿日期:2015-01-30

文章編號(hào):1001-2184(2015)02-0109-02

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類號(hào):V233.3+22；U464.331+.1

作者簡(jiǎn)介: