发电机启动试验及带负荷试验.docx

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发电机启动试验及带负荷试验

第八章          启动试验及带负荷试验

在发电机加压运行但未并网之前，或变压器、电抗器、母线准备投运之前，应根据要求对其整套保护装置及其二次回路的性能和正确性进行最后的核准及验证，并进行整定某些保护的定值。

在发电机已并网，或变压器、电抗器、母线投运之后，尚需在负荷工况下对其几种保护装置进行某些测量及整定，以进一步校验保护回路的正确性。

为了提高经济效益及尽量缩短主设备（特别是发电机）的启动试验时间，在对其全套保护装置安装调试或大修试验结束之后，应对整套保护的输入—输出回路的完好性及与保护装置连接的正确性进行仔细而认真的试验及检查。

保护的输入回路包括：

TA的二次回路、TV的二次及三次回路、开关量输入回路及转子电压输入回路、隔离刀闸辅助接点回路等。

保护的输出回路包括：

信号输出及光字音响回路、启动其它保护回路及出口跳闸回路等。

第一节主设备启动之前对保护的试验检查

一试验及检查条件

整套保护已调试完毕。

所有缺陷已被清除。

通过试验已证明：

保护柜后端子排上的各端子（TA二次三相电流接入端子、TV的二次及三次电压接入端子、出口及信号输出端子等）与保护装置实际要求完全相符，并与设计图纸完全一致。

保护装置柜后需要接地的端子排端子已可靠接地（接在铜排上）。

除了带电的TV二次回路来线及去跳运行断路器（例如，母联断路器或分段断路器）的跳闸回路及启动其它运行设备的保护回路（例如启动失灵及程控跳闸回路）的出线之外，其它端子排外侧的接入线已全部接在了端子排上。

用专用螺丝刀拧紧端子排上的所有接有线的端子，特别是TA二次端子排上的连接片固定螺丝。

打印一份完整的定值清单，并仔细与上级部门下达的定值通知单进行核对（特别是控制字），要求二者应完全一致。

二保护盘外TA及TV二次回路的检查

按照“保安”及“反措”要求，对由TV及TA端子箱至保护盘的TA二次回路及TV二次、三次回路进行认真的检查。

检查结果应满足以下要求：

1各组TA（差动TA除外）二次，均应有可靠的“保安”接地点；差动保护的各组TA二次只能有一个公共的接地点，且该接地点应在保护盘上。

2TV二次回路与TV三次回路应在TV端子箱处分开，各自通过各自的专用线将TV二次电压及开口三角形电压分别引到保护盘上。

各组TV二次只能有一个接地点，其接地点应在控制室；TV三次只能有一个接地点，而接地点应在保护盘上。

TV三次回路中应没有熔断器或快速开关，也不应有其他设备的辅助接点（例如TV刀闸的辅助接点）。

发电机中性点TV二次只能有一个接地点，且接地点在保护盘上。

发电机中性点TV一次及二次回路中均不应有熔断器。

三远方通流试验

1试验条件及试验接线

TA二次出线应在TA端子箱可靠接在端子排上并与引至保护柜的电缆线可靠联接。

试验接线如图8-1所示。

图8-1通流试验接线

在图8-1中：

AT—单相自耦变压器；

R—大电流小欧姆的滑线电阻；

A—电流表；

K—单相试验刀闸。

2试验方法

加电流处应在TA安装处的TA端子箱端子排上。

加电流试验应在端子箱及保护柜安装处同时进行。

该两处之间应有可靠的通讯联络（用对讲机或直通电话）。

在TA端子箱端子排上加电流，而在保护盘前观察并记录电流值。

在每次加流试验之前，应首先操作保护装置界面键盘或拨轮开关，调出预加电流的电流显示通道。

试验步骤如下：

将试验电流的两根输出线分别接在端子排上某组TA的IA及IN接入端子上。

合上刀闸K及调节调压器，使输出电流等于5A左右，用通讯电话询问并记录保护界面上对应电流通道的显示值。

增大电流至10A，再询问并记录对应通道的电流显示值。

将接IA端子的试验电流线分别改接到本组TA的IB、IC端子上，重复上述试验及记录。

按照上述试验方法，对保护用各组TA进行通流试验。

3试验结果及问题处理

要求：

保护通道显示的电流值与远方外加电流值完全相等，最大误差不大于5%。

如果外加电流与保护通道显示电流不相等，且相差很大，说明回路有问题。

应尽快查明原因并进行处理。

如果外加电流时，保护通道没显示，则有可能电缆接错或该电流回路开路。

此时，应检查外加电流时保护其他通道有无电流显示。

若所有电流通道均无显示，则有可能是电缆线有短路或两点接地短路；另外，还应检查由TA端子箱至TA的回路中有无接地或短路；检查该回路有无开路（短路片没合上或接线端子接触不良）；检查TA本身二次有无接地或短路。

通常，发现的问题是：

外加电流时，保护通道显示的电流小于外加电流值。

其绝大多数原因是：

由TA端子箱至保护柜二次电缆对地绝缘不良，造成某一电缆芯线接地。

如果电缆的某一芯线接地，又由于TA二次中性点回路是接地的，则外加电流时，必然会出现不经过保护回路的分流，从而使流入保护装置的电流远小于外加电流。

在运行中还曾发现过：

由于TA二次端部至TA端子箱联接电缆的某一芯线间歇性接地，而造成差动保护多次误发信号现象。

在试验时，采用行灯变的目的，正是为了避免电流回路两点接地。

四远方加压试验

1试验条件及试验接线

在试验之前，应首先在TV端子箱端子排上断开至TV的所有引线。

若TV二次有熔断器或快速熔断开关，还应去掉熔断器或断开快速开关，以保证加压试验时不对TV一次反充电。

还应确认：

在被试TV二次的其他回路上无人工作。

试验接线如图8-2所示。

图8-2远方加压试验接线

在图8-2中：

K—单相试验刀闸；

AT—单相试验自耦变；

V—0~300V电压表；

TP—隔离变压器，其变比为1:

1。

2试验方法

在TV端子箱端子排上加电压。

加压试验应在TV端子箱及保护安装处同时进行测量。

该两处之间应有可靠的通讯联系。

在TV端子箱端子排上加电压，而在保护装置安装处读取及记录电压值。

试验方法及步骤如下：

如图8-2所示：

两电压分别接在端子UA及UB上（对于大电流系统中性点接地的母线TV，应接UA及UN）。

操作保护装置界面键盘或拨轮开关，调出显示UAB（或UA）电压的通道。

调节单相调压器，缓慢升高电压至额定值，观察并记录保护装置界面显示的电压值。

如果该电压还并联加在其他保护机箱内。

在试验时，还应调出其他保护装置相应的电压显示通道，观察并记录其他通道显示的电压值。

将图8-2中接UA及UB端子的线分别改接到UB、UC及UC、UA端子上（或UB及UN、UC及UN端子上）。

重复上述试验、观察并记录。

若TV开口电压被保护装置采用，图8-2中的两电压线还应改接在开口电压的端子（UL及UN）上，重复上述试验及记录。

按照上述试验方法，应对保护用各组TV（包括发电机中性点TV二次或消弧线圈或配电变压器二次）二次进行加压试验。

3安全措施及问题处理

为防止TV反充电，在加压试验之前，一定要验明加压点与TV二次已完全可靠隔离。

在试验时要有人监护，不允许试验线接错端子。

要求：

保护通道显示电压值应等于外加电压值，最大误差应不大于5%。

如果外加电压与保护通道显示电压值相差很大，说明回路有问题。

应尽快查明原因并进行处理。

在作该项试验时通常发现的问题有：

界面通道无显示、显示值与外加电压相差很大。

此时，应仔细检查出问题所在，并进行处理。

其存在的问题可能有接错线及回路接触不良等。

五信号传动试验

目前，电站的信号系统是各种各样的。

对于较早投运的发电厂及变电站，有专用的音响系统及灯光系统；较晚投运的大型发电厂及变电站，多采用DCS系统。

但是，不管那种系统，信号的指示均应正确地反映保护的动作情况（即能反应出那一种保护的那一段动作）。

对于微机型主设备保护装置，在保护柜上模拟保护动作发出的信号，除了采用在柜后竖端子排上短接保护的相应接点之外，尚可以采用传动试验方法。

即采用操作命令使某种保护的某一段动作，然后观察并记录远方的动作信号。

在用操作命令作信号传动试验之前，应首先打开各保护的出口跳各开关压板，以避免多次跳合开关。

此外，在作信号传动试验之前，尚应仔细检查启动其他运行保护（例如母线保护等）的回路是否已可靠打开，跳运行断路器（例如跳母联或母线分段断路器）的回路是否已可靠打开，该回路盘外的引出线是否在端子排上已拆除并已包好。

对于开关量保护（例如轻瓦斯保护、温度保护等），应在相应继电器安装处（例如变压器本体处或变压器端子箱）用短接继电器接点的方法进行传动检查。

在试验过程中，发生常见的缺陷有：

回路接错（即传动的保护与远方显示的动作信号不一致）及回路接触不良等。

六操作试验

操作试验实质是跳合开关试验。

用手动合断路器而用保护跳断路器。

保护跳断路器的方法，一般采用以下两种：

一种是在保护柜后端子排上短接跳断路器的一对接点；另一种方法是在端子排上加电量使某种保护动作跳断路器。

为了一次试验能跳多台断路器（例如同时跳主变高压侧开关，跳发电机的灭磁开关及跳厂用两分支开关等），通常采用加电量使某种保护动作跳断路器的方法。

在试验时，被传动的保护应是主保护。

对发变组而言，在端子排上加电流使其动作的保护通常选择：

发电机差动保护、变压器差动保护及厂高变差动保护。

另外，还应传动重瓦斯保护。

传动重瓦斯保护的办法，是在变压器本体上短接重瓦斯继电器的出口接点。

第二节发电机（或发电机变压组）启动试验及测量

对于新装或大修后的发电机或发电机变压器组，为检查一次设备及二次设备回路的性能和正确性，在并网运行之前通常要作短路试验和空载试验。

在发电机短路试验及空在试验的过程中，应对发电机或发电机变压器组的保护装置及其电流、电压回路进行检查。

本节，以容量为200MW的汽轮发电机变压器组为例，介绍启动试验时的测量及检查。

一发电机或发变组短路试验时的测量和检查

图8-3为一台200MW汽轮发电机变压器组典型保护系统的接线图

图8-3200MW汽轮发电机变压器组典型保护系统图

1测量和检查项目

在发变组短路试验时，通常取三个短路点。

即主变高压侧三相短路、厂高变低压侧A分支三相短路及厂高变低压侧B分支三相短路。

在发电机变压器组短路试验的过程中，对全套机组保护测量和检查的项目有：

各组保护用TA二次电流的测量，发电机差动、主变差动、厂高变差动及发变组大差保护的试验及检查。

2          主变高压侧三相短路试验

设短路点设置在图8-3断路器1DL与电流互感器16LH之间。

⑴1~16LH二次电流的测量

在发电机升电流之前退出发变组各差动保护及其他保护的出口压板。

操作各层机箱保护的界面键盘，调出界面显示电流的通道。

当发电机电流为0.3Ie（Ie为发电机的额定电流）。

观察界面显示的各电流。

要说明的是：

由于电流通道数量多，界面一次显示电流通道有限，故可以采用切换拨轮开关（对WFBZ-01型）或操作移行键及翻页键（对其他型装置），依次观察各组TA（1LH、2LH、3LH、6LH、8LH、10LH、13LH、14LH及16LH）的二次电流值。

要求上述各组TA二次各相均有电流。

若发现某组TA的某相无二次电流，应赶快将发电机电流减到零，跳开灭磁开关，并查明原因及处理。

当确定各组TA二次回路可靠导通之后，继续升高发电机的电流，使其等于Ie，依次分别观察并记录各组TA的各相二次电流。

将测得的各电流列入表8-1。

表8-1各组TA二次各相电流

TA组别

1LH

2LH

3LH

6LH

8LH

10LH

13LH

14LH

16LH

相别

a

b

c

a

b

c

a

b

c

a

b

c

a

b

c

a

b

c

a

b

c

a

b

c

a

b

c

二次电流

要求：

发电机电压系统中各组TA（1LH~3LH、6LH、8LH）二次各相的电流应相等，其值应等于（—发电机电压系统TA的变比），其最大误差应小于3%；而对于主变高压侧的各组TA（10LH、13LH、14LH、16LH）的二次各相电流值应等于（—变压器的变比，—变压器高压侧TA的变比）。

最大误差应小于4%。

对于变压器差动TA，当变压器高压侧差动TA二次的接线为三角形时，则通道显示的电流应等于。

⑵1LH~16LH二次三相电流采样值的打印

当发电机电流值等于Ie时，操作界面键盘，输入命令，分别打印出发电机电压系统中1LH~3LH、6LH和8LH二次三相电流的采样值；分别打印出主变高压侧10LH、13LH、14LH及16LH的二次三相电流的采样值。

设打印出的一组TA二次三相电流一个周波的采样值如表8-2所示。

表8-2TA二次三相电流一个周波的采样值（发电机一次电流为Ie，采样点为12）

相别

A相

B相

C相

采

样

值

报

告

IA1

IB1

IC1

IA2

IB2

IC2

IA3

IB3

IC3

IA4

IB4

IC4

IA5

IB5

IC5

IA6

IB6

IC6

IA7

IB7

IC7

IA8

IB8

IC8

IA9

IB9

IC9

IA10

IB10

IC10

IA11

IB11

IC11

IA12

IB12

IC12

要求：

表8-2中的采样值应满足如下关系：

（Ⅰ）各行采样值的和应近似等于零，即IA1+IB1+IC1、IA2+IB2+IC2……IA12+IB12+IC12均等于零。

（Ⅱ）各列中有两个大小相等、正负相反的采样最大值，其值约等于。

（Ⅲ）采样值IA1=IB5=IC9。

若满足上述条件，则说明保护电流回路的接线和相序正序，保护装置采样通道以前的软、硬件部分良好。

若

IA1≠IB5≠IC9，而IA1=IC5=IB9时，说明电流回路的相序接错或有其他问题。

在试验中通常发现的问题有IA1=IC5=IB9及主变高压侧差动TA二次极性或连接接错。

（2）      发电机及主变差动保护的试验及测量

（Ⅰ）差动保护差流的测量

维持发电机的电流为Ie。

操作拨轮开关（WFBZ-01型装置）或界面键盘，分别调出发电机及变压器差动保护的三相差流（A相差流、B相差流、C相差流）显示通道。

观察并记录各相差流。

要求：

各相差流值等于零或很小。

当差动TA二次电流为5A级别时，各相差流应小于0.1A，而当差动TA二次电流为1A级别的，其各相差流应小于0.02A。

对于发电机差动保护，如果差流偏大，多数原因是通道未完全调平衡（相位或幅值的调整有误差）或滤波回路有缺陷。

对于变压器差动保护，差流偏大的原因除了通道原因之外，尚有一次设备参数（例如变压器实际运行分接头，TA变比等）取值有偏差等。

如果发现差动保护的差流特别大，致使差动保护误动，一般情况是差动TA接线或极性接错。

如碰到此情况，应首先调出差动TA二次三相电流的采样值，并根据主变高压侧TA二次的接线，进行仔细分析，确定问题所在，然后再进行处理。

以下结合碰到的实例，阐述分析及处理方法。

（Ⅱ）差流很大原因分析案例

（ａ）原始条件

接线为Y/d-11变压器的微机分相差动保护（采用12点采样的微机保护），其两侧差动TA的二次接线为d-11/Y。

在发电机变压器组的高压侧（在变压器差动保护的区外）短路试验时，差动保护动作。

发电机的电流为额定电流（TA二次电流为5A）。

（ｂ）两侧采样值的分析及处理

差动保护动作后打印出了两侧三相电流一个周波的12点采样值（差动保护低压侧为基准侧，高压侧的采样值已折算到了低压侧）。

采样值表的格式及代号如表8-2所示。

低压侧采样值情况是：

在三相采样值中每相绝对值最大的均为7.05A；且A相的第一点采样值等于B相的第5点采样值，还等于C相的第9点采样值。

以上数据说明低压侧的各相电流均为5A，三相相序为正相序，其相位差均为120°。

高压侧采样值情况是：

A相及B相采样值中绝对值最大的均为4.1A，而C相采样值绝对值最大的为7.05A；B相第一点采样值等于A相的第三点采样值，而A相最大采样值点与C相同符号的最大采样值点相差7个点（C相的在前）。

以上数据表明：

高压侧A相及B相电流值为，而C相电流值为5.00A，且B相电流超前于A相电流60°，C相电流超前A相电流210°。

操作界面键盘，调出差动保护各相的差值。

其值分别为：

A相5.85A，B相5.85A，C相约等于零。

（ｃ）存在问题的分析及处理

差动低压三相电流大小相等、正相序；各相之间的相位相差120°。

因此，差动低压侧TA二次的接线是正确的。

问题出在高压侧差动TA。

因为变压器的接线为Y/d-11，而差动TA的接线为d-11/Y，因此差动保护高压侧各相的电流应为A相：

；B相：

；C相：

。

因为差动TA二次的相电流（已折算到低压侧的采样值电流）为A，故两相电流值差为A是正确的。

差动保护高压侧C相电流等于5是正确的，又因为差动高压侧C相电流等于，故TA二次的A相和C相接线是正确的，而B相的极性可能接反。

（ｄ）差动保护高压侧TA二次B相极性接反时的验证

当变压器高压侧差动TA二次B相极性接反时，TA二次三相的电流向量图及流入差动保护电流向量图如图8-4所示。

图8-4TA二次B相接近时TA二次三相电流向量图

在图8-4中：

、、分别是差动保护高压侧（已折算到了低压侧）A、B、C三相的电流。

由图可以看出，A相电流值等于B相电流的值，B相电流超前A相电流60°，A相电流滞后C相电流210°。

C相电流等于B相（或A相）电流值，其值为5A，A相电流和B相电流约等于2.9A。

另外，差动保护低压侧的A、B、C三相电流分别与高压侧A、B、C三相电流相差90°、90°及同相位，如图8-5所示。

根据图8-5可以算出各相差流，其差流值分别为5.85A、5.85A及零。

图8-5差动高压侧（Δ接线侧）差动TAB相极性接反时差动保护两侧电流向量图

（ｅ）处理

将发电机电流降到零，跳开灭磁开关。

在变压器高压侧TA端子箱端子排处，改变TA

二次B相的极性。

处理完毕后，重作试验，差动保护不再误动。

各相差流均近似为零。

在运行实践中，经常发现差动TA二次的极性接错。

（2）      发电机及主变差动保护整定值的校验

（Ⅰ）试验条件

发电机的灭磁开关在断开位置。

在保护柜后端子排上，分别用专用TA二次回路的短接线，将发电机差动保护的一侧、发变组保护及变压器差动保护高压侧TA的二次短接起来。

短接端子排端子后图如图8-6所示。

图8-6装置柜后各差动保护TA端子排端子示意图

在图8-6中，各组TA二次标号及作用，见图8-3。

（Ⅱ）试验操作步骤

合上灭磁开关。

操作装置界面键盘或拨轮开关，分别调出各差动保护各相差流的显示值。

手动调节励磁（一般用感应调压器调节）。

缓慢增大发电机的电流，分别至发电机差动保护、变压器及发变组差动保护动作。

记录各保护刚刚动作时发电机电流。

分别观察并记录界面上显示的差动保护各相的差流。

要求：

各差动保护动作时，将发电机电流除以差动TA变比后应分别等于各差动保护初始动作电流的整定值。

还应等于界面显示的各相差流。

误差应小于5%。

须说明的是，对于主变差动保护及发变组大差保护，若在短路试验时，短接的是差动低压侧TA，则该两种差动保护的动作电流应等于主变高压侧的电流乘以之后除以TA的变比。

而界面显示的差流同前。

3厂高变低压侧各分支短路试验

12LH

8LH

设短路点设置在图8-3所示-与断路器2DL及断路器3DL与之间。

厂高变低压侧各分支短路试验的目的，主要是检查厂高变两侧TA变比及其二次回路的正确性，检查主变差动、发变组大差、厂高变差动TA二次极性的正确性，校验厂高变差动保护的整定值。

（1）1-3LH、6-8LH、10-12LH二次电流的测量

操作各层机箱保护的界面键盘或拨轮开关，调出厂高变各侧保护用TA二次电流的显示通道。

缓慢升高发电机的电流，使电流值为1/4的厂高变额定电流。

观察界面显示的各TA二次电流值。

可以用拨轮开关（WFBZ-01）切换，或用移行键及翻页键（对其他装置），依次观察1-3LH、6-8LH、10-12LH二次各相的电流。

要求上述各组TA二次的各相均有电流。

在确认厂高变两侧各组TA二次无开路及接触不良之后，继续升高发电机电流，使其等于厂高变的额定电流。

然后分别观察并记录上述各组TA二次的各相电流。

将测得的各电流填入表8-3。

表8-3各组TA二次各相电流（厂高变一次电流为厂高变的额定电流Ie）

TA组别

1LH

2LH

3LH

6LH

8LH

10LH

11LH

12LH

相别

a

b

c

a

b

c

a

b

c

a

b

c

a

b

c

a

b

c

a

b

c

a

b

c

二次电流

要求：

厂高变高压侧各组TA（1LH—2LH）二次三相电流等于发电机的电流除以TA变比300，而TA3LH二次三相电流等于发电机的电流除以TA变比2400；6LH—8LH、10LH—12LHTA二次各相电流应等于发电机电流乘以厂高变变比后除以TA变比400。

最大测量误差应小于5%。

（2）当发电机1LH—3LH、6LH—8LH及10LH—12LH二次三相电流采样值的打印，电流等于厂高变的额定电流时，操作界面键盘，输入命令，分别打印出1LH—3LH、6LH—8LH及10LH—12LH二次三相电流的采样值，以进一步验证TA二次接线及各保护电流通道的滤波回路、A/D回路的正确性。

对采样值的要求及发现问题的处理，同主变高压侧短路试验。

（3）主变差动、发变组差动及厂高变差动的试验测量

（Ⅰ）差动保护差流的测量

使厂高变的电流等于其额定电流。

操作拨轮开关（WFBZ-01型装置）或界面键盘，分别调出主变差动、发变组差动及厂高变差动的各相差流显示通道。

观察并记录各差动保护的各相差流。

要求：

各相差流应等于零或小于0.1A。

如不满足要求，检查、分析及处理方法同主变高压侧短路。

（Ⅱ）厂高变差动保护动作值的校验

将发电机电流降到零。

断开灭磁开关。

操作界面键盘或拨轮开关，调出厂高变差动保护各相差流显示通道。

在厂高变保护柜后端子排上，用专用短接线将8LH及12LH二次的三相短接起来。

合上灭磁开关。

缓慢升高发电机的电流至厂高变差动保护动作。

记录厂高变差动保护刚刚动作时界面显示的厂高变差动保护各相的差流。

该电流值应等于厂高变差动保护初始动作电流的整定值。

要说明的是：

由于在被短差动TA侧流入差动保护的电流不可能完全等于零，故差动保护动作时厂高变电流（二次值）将略大于厂变差动保护的整定值。

但是，此时界面上显示的厂变差动保护某相的差流应等于其整定值。

二发电机空载试验时的测量及检查

现仍以图8-3所示的200MW汽轮发电机组为例，介绍发电机并网前的空载试验和测量方法。

另外，在作发电机空载试验之前，应将发电机及变压器的的保护（特别是主保护）投入运行。

1测量和检查项目

在发电机并网前空载试验时，对发电机变压器组保护要进行以下试验和测量：

（1）   TV二次接线正确性检查；

（2）   发电机定子绕组单相接地试验；