基于全壽命周期的發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)檢測(cè)研究

高圣溥　高志宏

摘要： 為保證發(fā)電機(jī)組設(shè)備健康運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)全壽命周期管理，根據(jù)一、二次設(shè)備狀況，對(duì)發(fā)電機(jī)組大修。運(yùn)用示波檢測(cè)技術(shù)，變流升壓檢測(cè)手段，通流保護(hù)試驗(yàn)等多措并舉的綜合方法，檢測(cè)發(fā)電機(jī)組、主變壓器的短路特性、空載特性、勵(lì)磁系統(tǒng)、設(shè)備絕緣等情況。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，判斷發(fā)電機(jī)組、主變、勵(lì)磁系統(tǒng)等是否滿足啟動(dòng)條件。采取相應(yīng)措施，實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)啟動(dòng)。

Abstract： In order to ensure the healthy operation of generator unit and realize whole life cycle management， generator overhaul is carried out according to the primary and secondary equipment status. The oscillographic detection technology， current transformer booster detection means， and through-flow protection experiment are used to test generator， main transformer short-circuit characteristics， no-load characteristics， excitation system， equipment insulation， and so on. According to the experimental results， we can determine whether generator， main transformer and excitation system meet the starting conditions. Then take corresponding measures to achieve safe and smooth start-up.

關(guān)鍵詞： 短路試驗(yàn)；空載試驗(yàn)；勵(lì)磁試驗(yàn)；絕緣檢測(cè)；整啟試驗(yàn)；示波檢測(cè)

Key words： short circuit test；no-load test；excitation experiment；insulation detection；rev test；oscillographic detection

中圖分類號(hào)：TM5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）05-0124-03

0 引言

發(fā)電機(jī)組設(shè)備使用時(shí)間久了，就會(huì)出現(xiàn)設(shè)備疲勞、絕緣老化，電子器件故障等各種情況，如何使用好、維護(hù)好、運(yùn)行好發(fā)電機(jī)組設(shè)備，使其健康運(yùn)行，定期大修及試驗(yàn)檢測(cè)必不可少。檢測(cè)試驗(yàn)優(yōu)劣也關(guān)系到能否降低成本，節(jié)能降耗，多發(fā)電及設(shè)備長(zhǎng)周期長(zhǎng)壽命的運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)組設(shè)備機(jī)組大修后的整組啟動(dòng)試驗(yàn)是機(jī)組發(fā)電并網(wǎng)的重要前提，這一環(huán)節(jié)的試驗(yàn)檢測(cè)及相關(guān)檢查措施顯得尤為重要。為確保機(jī)組大修后安全穩(wěn)定運(yùn)行，機(jī)組啟動(dòng)前需要對(duì)電氣系統(tǒng)分項(xiàng)試驗(yàn)、檢測(cè)。排查隱患，消除缺陷。檢查不徹底，檢測(cè)不完善，試驗(yàn)不合格將不能啟動(dòng)機(jī)組。

洛陽(yáng)龍羽宜電有限公司汽輪發(fā)電機(jī)組型號(hào)為： C55-8.83-1，QF-55MW； 2015年11月，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、日常巡視檢查及DCS檢測(cè)到的偶發(fā)異常情況，1#機(jī)計(jì)劃轉(zhuǎn)入大修。

1 檢修試驗(yàn)范疇及滿足條件

1.1 電氣系統(tǒng)基本情況

發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)檢修范圍區(qū)域見(jiàn)1#機(jī)電氣系統(tǒng)圖1。

1.2 檢修范疇

發(fā)電機(jī)變壓器組短路試驗(yàn)；發(fā)電機(jī)變壓器組空載試驗(yàn)；勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn)；勵(lì)磁系統(tǒng)手控通道與自動(dòng)通道切換試驗(yàn)；機(jī)組帶負(fù)荷測(cè)軸電壓。

檢查發(fā)電機(jī)本體各結(jié)合處吻合是否嚴(yán)密，螺栓是否緊固。發(fā)電機(jī)軸承的絕緣墊、油管的絕緣法蘭有無(wú)短路現(xiàn)象。系統(tǒng)各設(shè)備是否清潔。發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)溫度計(jì)、巡回測(cè)溫儀工作是否正常。

檢查發(fā)電機(jī)滑環(huán)、電刷及轉(zhuǎn)子大軸接地碳刷。檢查配電裝置、繼電保護(hù)、發(fā)電機(jī)的一二次設(shè)備、勵(lì)磁系統(tǒng)有無(wú)異常。

勵(lì)磁系統(tǒng)手控通道與自動(dòng)通道切換試驗(yàn)，自動(dòng)通道A、B調(diào)節(jié)器間互相切換試驗(yàn)。機(jī)組帶負(fù)荷測(cè)軸電壓：不同負(fù)荷下測(cè)量發(fā)電機(jī)軸電壓。

1.3 試驗(yàn)條件

從6kVI段取臨時(shí)電源接于勵(lì)磁變的高壓側(cè)，作為發(fā)電機(jī)短路、空載試驗(yàn)電源。勵(lì)磁變保護(hù)應(yīng)具有跳開(kāi)關(guān)的功能。

刀閘在斷開(kāi)位置，主變側(cè)加裝臨時(shí)短路排，短路排的截面應(yīng)根據(jù)發(fā)電機(jī)的容量選擇。

測(cè)量主變高壓側(cè)繞組及110kV斷路器絕緣；主變低壓側(cè)繞組及高廠變高壓側(cè)、高廠變高壓側(cè)斷路器、母線、發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣；發(fā)電機(jī)機(jī)端1PT、2PT絕緣；6kV工作進(jìn)線斷路器絕緣；勵(lì)磁變高、低壓側(cè)連同試驗(yàn)電源電纜及斷路器絕緣；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組絕緣；轉(zhuǎn)子滑環(huán)側(cè)軸承座絕緣。達(dá)到合格要求。

所有操作保險(xiǎn)、動(dòng)力保險(xiǎn)、PT保險(xiǎn)完好，并有足夠的備用；檢查所有的CT回路不開(kāi)路，PT不短路；檢查主變、高廠變瓦斯繼電器內(nèi)的瓦斯氣體已放凈。

準(zhǔn)備好發(fā)電機(jī)短路、空載試驗(yàn)接線。

在滅磁屏發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流回路并接一塊直流毫伏電壓表用于監(jiān)視發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，注意直流表極性，防止正負(fù)極接反。

將發(fā)電機(jī)過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)整定至略大于額定值（1.1倍額定），時(shí)間整定至最小，并投入；投入發(fā)電機(jī)定子繞組、鐵芯溫度檢測(cè)。

投入發(fā)電機(jī)過(guò)流、轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地、轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地、主變瓦斯、主變零序電流、勵(lì)磁變過(guò)流、勵(lì)磁變速斷、發(fā)變組差動(dòng)、負(fù)序過(guò)流、低壓過(guò)流、過(guò)負(fù)荷、定子接地等保護(hù)；退出發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)；保護(hù)出口僅跳開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)及關(guān)主汽門。

空載試驗(yàn)時(shí)投入發(fā)電機(jī)過(guò)流、轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地、轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地、主變瓦斯、主變零序電流、勵(lì)磁變過(guò)流、勵(lì)磁變速斷、發(fā)變組差動(dòng)、負(fù)序過(guò)流、低壓過(guò)流、過(guò)負(fù)荷、定子接地、失磁保護(hù)等保護(hù)；保護(hù)出口僅跳開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)及關(guān)主汽門。投入發(fā)變組故障錄波器。

熟悉整套啟動(dòng)方案，做好技術(shù)交底及兩措計(jì)劃。

2 檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果與分析

檢修試驗(yàn)過(guò)程中所有的操作、測(cè)量運(yùn)用交流諧振試驗(yàn)儀、直流高壓發(fā)生器、便攜式多功能數(shù)據(jù)記錄儀、示波器等綜合檢測(cè)試驗(yàn)手段，逐項(xiàng)排查。缺陷問(wèn)題處理后進(jìn)行試驗(yàn)。

2.1 發(fā)電機(jī)變壓器組短路試驗(yàn)

短路實(shí)驗(yàn)是對(duì)設(shè)備性能的重要檢測(cè)，首先對(duì)主變、發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1、表2、表3。

經(jīng)檢查發(fā)電機(jī)各項(xiàng)絕緣合格，滑環(huán)表面清潔、無(wú)傷痕，通風(fēng)槽及通風(fēng)孔無(wú)堵塞；刷握牢固地安裝在滑環(huán)切線的垂直方向；碳刷有0.1-0.2mm的間隙，碳刷在刷握內(nèi)完整，其邊緣無(wú)破碎；刷辮完整，接觸緊固。

發(fā)電機(jī)定子電流升至500A和1000A時(shí)，檢查發(fā)電機(jī)CT二次電流回路，主變CT二次電流回路不開(kāi)路，電流值、相序、相位正確，三相平衡，指示表計(jì)、計(jì)算機(jī)顯示電流正確。

2.2 發(fā)電機(jī)變壓器組空載試驗(yàn)

發(fā)電機(jī)空冷系統(tǒng)正常運(yùn)行，啟動(dòng)主變冷卻系統(tǒng)，汽機(jī)定速3000r/min。在此條件下，做空載試驗(yàn)、交接試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4、表5、表6。

經(jīng)試驗(yàn)檢查發(fā)電機(jī)PT端子箱、發(fā)變組保護(hù)柜、PT電壓及相序；發(fā)變組保護(hù)屏電壓及相序；電度表屏電壓及相序；故障錄波屏電壓及相序；勵(lì)磁屏電壓及相序；變送器電壓（兩組）無(wú)放電異常情況；檢查保護(hù)盤、電度表盤、勵(lì)磁柜、DCS畫面等處的電壓指示正確；試驗(yàn)檢查保護(hù)無(wú)異常。

2.3 勵(lì)磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)切換試驗(yàn)

斷開(kāi)6kV試驗(yàn)用臨時(shí)電源開(kāi)關(guān)，將開(kāi)關(guān)拉至試驗(yàn)位置，合上柜內(nèi)接地刀閘，做好安措后，將勵(lì)磁變臨時(shí)電源拆除，將勵(lì)磁變電源恢復(fù)為機(jī)端供電。

滅磁開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)位置；就地合上滅磁開(kāi)關(guān)，在電壓調(diào)節(jié)方式下，就地按起勵(lì)按鈕使發(fā)電機(jī)電壓升至大約90%Ue左右，按減磁按鈕將發(fā)電機(jī)電壓降為60%Ue電壓下做勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通道之間、手動(dòng)自動(dòng)之間切換試驗(yàn)。

升壓至空載額定電壓下，采用高內(nèi)阻電壓表或數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量發(fā)電機(jī)軸電壓。

錄取波形見(jiàn)圖2、圖3、圖4。

電壓調(diào)節(jié)方式見(jiàn)圖2。90%Ue下A套切換到B套試驗(yàn)錄波見(jiàn)圖3。

電壓調(diào)節(jié)方式：90%Ue下A套滅磁試驗(yàn)錄波見(jiàn)圖4。

試驗(yàn)表明，勵(lì)磁系統(tǒng)及通道轉(zhuǎn)換系統(tǒng)正常。

綜上試驗(yàn)分析，可以確定并網(wǎng)前各項(xiàng)電氣試驗(yàn)合格，機(jī)組具備并網(wǎng)條件。

3 檢修試驗(yàn)成本分析

檢修、試驗(yàn)、檢測(cè)是對(duì)發(fā)電機(jī)組的健康體檢，通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備、器件、控制系統(tǒng)的隱患，排除故障，保障運(yùn)行。根據(jù)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)和檢修規(guī)定，一般發(fā)電機(jī)組合格設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間為4年左右。

長(zhǎng)周期運(yùn)行后，如果不及時(shí)檢修、不試驗(yàn)檢測(cè)，容易造成設(shè)備疲勞、部件損壞、甚至釀成更大的缺陷或事故。反而增加成本，付出更大的代價(jià)。造成增加部件購(gòu)買時(shí)間、延長(zhǎng)設(shè)備安裝時(shí)間、少發(fā)更多電量、少賺取更多的利潤(rùn)等。產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響。

就55MW汽輪發(fā)電機(jī)組而言，包含汽機(jī)本體揭缸檢查、發(fā)電機(jī)本體檢查、DCS系統(tǒng)檢查，各種人工成本、常規(guī)耗材、試驗(yàn)檢測(cè)費(fèi)用等。檢修、試驗(yàn)檢測(cè)的總成本費(fèi)用約50萬(wàn)元左右，檢修、試驗(yàn)檢測(cè)用時(shí)一般一個(gè)月，即可恢復(fù)運(yùn)行。

如檢修延長(zhǎng)一個(gè)月，對(duì)55MW機(jī)組作經(jīng)濟(jì)核算，按當(dāng)前煤價(jià)，扣除各項(xiàng)成本后，每度電利潤(rùn)約0.07元，按此計(jì)算，則單機(jī)月少收益：

機(jī)組發(fā)電能力（萬(wàn)千瓦）×月發(fā)電小時(shí)數(shù)×（1-廠用電率）×度電利潤(rùn)（元/千瓦時(shí)）

=5.5萬(wàn)千瓦×24×30小時(shí)×（1-10%）×0.07元/千瓦時(shí)=249.48萬(wàn)元

由上分析可知，必要的檢修、試驗(yàn)、檢測(cè)對(duì)機(jī)組長(zhǎng)壽命周期運(yùn)行的重要性，企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理的經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)語(yǔ)

發(fā)電機(jī)組檢修、試驗(yàn)檢測(cè)是機(jī)組長(zhǎng)壽命周期運(yùn)行的重要保障，是機(jī)組健康運(yùn)行的重要前提，是企業(yè)取得經(jīng)濟(jì)效益的重要支撐。完備科學(xué)的試驗(yàn)檢測(cè)組織，精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析，設(shè)備的仔細(xì)排查是設(shè)備重啟的重要環(huán)節(jié)及條件。項(xiàng)目檢查仔細(xì)完備，試驗(yàn)記錄完備是重要的基礎(chǔ)工作。運(yùn)用綜合方法獲取的各項(xiàng)試驗(yàn)記錄要做到具有追溯性。在機(jī)組整體啟動(dòng)前，各種問(wèn)題消缺處理完畢，試驗(yàn)檢測(cè)合格、應(yīng)對(duì)措施完備后，確保并網(wǎng)一次成功。

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