发电机动态试验和调试.docx

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发电机动态试验和调试

发电机动态试验和调试

一、空负荷调试

1、发电机在升速过程中试验

1.1测量发电机转子绕组的绝缘电阻、交流阻抗及功率损耗

本试验目的是为了检查发电机转子绕组在升速过程中人无不稳定的匝间短路现象，并留下转子绕组有关交流阻抗和功率损耗的原始记录。

试验时，将发电机转子绕组同励磁机回路完全断开，并采取安全措施保证给转子所加的试验电源不会影响到励磁回路的其它设备。

若励磁回路没有明显的断开点，可将发电机转子滑环上的碳刷全部取下，试验电源利用带有绝缘手柄的铜刷或碳刷作成接触棒与滑环相接。

待试验结束后，再将碳刷恢复原位。

在汽轮机升速过程中，分别在盘车、500、1000、1500、2000、2500、3000转下进行测试。

超速试验完成后，应在额定转速下再次测量。

1.1.1测量发电机转子绕组绝缘电阻：

用500V或1000VMΩ表测量，绝缘电阻值≧0.5MΩ；水内冷发电机转子绕组用MΩ表或万用表测量，绝缘电阻≧5000Ω。

1.1.2测量转子绕组交流阻抗及功率损耗

试验电压峰值不超过转子绕组的额定励磁电压。

试验结果就及时整理，并与厂家资料对比。

如果发现在升速过程中，转速升高而转子绕组交流阻抗值突然减小很多，功耗有明显增加，应马上重复核算，在确认无误后及时向试运指挥部报告，研究对策。

1.2检查励磁机的性能及相序

在发电机低转速（400～1200）时，检查励磁机的性能及相序。

副励磁机为永磁机时，测量其随转速升高的电压曲线和相序。

三相电压应对称，正相序。

交流励磁机，包括主励磁机和副励磁机，可在其励磁绕组处外加直流电源增加励磁，使励磁机升压，然后测量。

直流励磁机，应在低转速下检查其自励性能和输出端子的极性。

若发电机采用机端变压器励磁方式，则无此试验。

1.3利用发电机残压核对发电机相序

试验在1200转进行。

在发电机一次侧测量电压和相序。

若为封母联接，也可考虑在出口PT处测量。

发电机残压值从理论上讲虽不高，但应视为高压对待，应特别注意测量时的安全措施。

2、发电机在额定转速下的试验

2.1主励磁机空载特性试验

主要步骤：

2.1.1检查励磁系统状态，投入励磁系统保护。

2.1.2投入励磁系统，合上灭磁开关。

2.1.3手动缓慢增加励磁，升高主励磁机电压，最高至额定电压1.1倍为止，其间分7～8点，作出上升曲线。

2.1.4当主励磁机电压升到额定时测量其相序。

2.1.5手动缓慢降低主励磁机电压，作下降曲线。

2.1.6退出励磁。

（主励磁机输出开关必须断开，具体接线根据现场设计）

2.2发电机短路试验

发电机短路试验的目的是录取发电机的短路特性，与制造厂出厂数据相比较以判断机组是否正常；录取短路灭磁时间常数，检查灭磁开关的工作性能；同时用一次电流检查电流回路的完整性、正确性及相关保护的正确性。

K2K1K3K4

2.2.1试验前的准备及注意事项

（1）短路点应事先在方案中写明。

对于发变组接线方式，其短路点可在机端和主变高侧各设一个。

（2）事先安排好试验用的短路排，短路排应能承受试验时（10min以上）的大电流，并派人就近监视。

（3）发电机保护处置：

投入断水保护、励磁回路保护、转子接地保护、发电机转子过负荷保护。

为避免电流回路检查过程中保护误动，应将其余保护全部置于信号或断开位置。

（4）通常使用相位伏安表检查电流回路，绘制六角相量图。

测量时注意卡钳的极性，为防止电流回路开路，应专门将测量处的端子螺丝上紧并预留出供卡钳测量的空隙。

（5）试验中需要接入的仪表和录波装置事先应经检验合格，并已按要求接好，复查接线正确牢固，各项记录表格准备齐全。

（6）发电机、变压器的冷却系统均已投入运行。

2.2.2试验步骤

（1）检查三相短路排（K1）已安装好。

一次系统状态符合试验要求。

（2）检查发电机、变压器冷却系统运行正常。

（3）投入发电机的断水保护和励磁回路保护、投入发电机转子接地保护、转子过负荷保护。

（4）合灭磁开关

（5）略加励磁，观察电流表有无指示。

将发电机定子电流升至二次电流为0.5A，检查各电流回路有无开路。

用相位伏安表进行检查并记录。

在检查过程中，如有电流开路，有火花或放电声，测量数据不准确，应立即灭磁并查明原因。

（6）将发电机定子电流升至约互感器二次额定电流的20%，检查发电机差动保护各相电流的数值及相位。

判断电流二次回路接线的正确性。

继续增加励磁，将定子电流加至额定值，用高内阻表测量差动保护的差电压或差电流，应符合要求。

（现在多为数字保护，可直接在保护中检查）

（7）录取发电机三相短路特性曲线。

在上述增加电流的过程中，分5～6点记录各点下的定子三相电流、励磁电流、励磁电压以及励磁机的励磁电流和励磁电压，同时核对定子三相电流的标准表、盘表，励磁电压标准表、盘表，励磁机励磁电压、电流表等。

汇总各项数据进行整理，并将短路曲线在事先准备的画有制造厂出厂曲线的纸上，进行比较，误差在允许范围内。

若相差过大应查明原因。

有些情况下可能是由于转子电流表接线不正确或励磁绕组有匝间短路等原因造成的。

（8）缓慢减少励磁至最低，录制下降曲线。

（9）测定发电机定子短路状态下的灭磁时间常数。

增加励磁升发电机电流至额定后灭磁并记录。

（10）测量发电机差动保护动作值。

在保护盘端子排短接其中电流互感器，并断开其每相至盘内的边接片；在另一组电流互感器及差动回路中接入低内阻电流表。

合上灭磁开关，缓慢加励磁，测量差动继电器动作电流应与整定值相符。

（？

？

？

？

多余）

（11）派人到灭磁小间检查灭磁开关消弧触头和主触头的情况，检查灭弧回路电阻有无烧损，同时分析录波图是否完好，然后拆除K1短路线。

2.3发变组短路试验

对于某些大容量发电机，发电机与变压器连线为封闭母线，没有明显的断开点，因而在短路点K1处安装短路排较为困难。

这样发电机的短路特性就无法录制，此时可只录制发电机变压器的短路特性曲线。

本试验的目的是检查电流回路的完整性及相序、相位的正确性，检查继电保护回路并录制发变组短路特性曲线，留下原始资料供以后定期试验对比。

2.3.1准备工作及注意事项

（1）短路点K2（主变高压侧）如条件许可最好用接地开关。

但在大电流试验时要抓紧时间，速度要快。

（2）检查主变中性点接地开关在断开位置。

（？

？

？

）

（3）检查主变瓦斯继电器安装正确，符合要求，轻重瓦斯传动正确。

（4）检查二次回路所接入的仪表接线正确，记录表格齐全。

（5）保护投入同上，同时投入瓦斯保护。

2.3.2试验步骤

基本同2.2。

参考执行。

2.4高厂变电流回路检查

试验目的是检查高厂变及其分支的电流回路。

如果高厂变电流回路已在机组启动前用外加一次电流检查完毕，而且与发电机变压器组构成的大差接线经试验证明正确时，也可将该项省去，待并网后带负荷后用负荷电流复查厂用分支的电流回路。

2.4.1准备工作及注意事项

（1）在K3K4点短路时，由于厂用母线已带电，在装拆短路线时应先做好安全措施。

（2）K3K4短路点可直接装在断路器的一次触头处，而将和母线相联的一次触头拆除。

这样装短路线只需把小车开关推进或拉出即可。

（3）检查K2短路点已拆除。

（4）检查厂变瓦斯继电器安装正确，符合要求，轻重瓦斯传动正确。

（5）保护投入同上，同时投入瓦斯保护。

2.4.2试验步骤

基本同2.2。

参考执行。

注意不能让厂用分支过载。

2.5发电机空载试验

发电机空载状态下的主要试验项目为录制发电机空载特性；检查电压回路；检查继电保护回路；测定发电机空载状态下的灭磁时间常数。

2.5.1准备工作及注意事项

（1）检查发电机本体、励磁设备、灭磁室、出线间及高压一次回路的情况，检查以前试验时短路线是否全部拆除，并派人至准备升压的主要设备处监视，并配有联系电话。

（2）将发电机的保护全部投入。

为防止保护误动切机停炉，需将发电机出口至机炉连接片解除。

（3）发电机出口隔离开关在断开位置。

若无此装置，则需要将发电机出口连接母线拆除。

（4）根据图纸选定适当位置接入仪表和录波装置，测量并记录波形；测量发电机定子三相电压、转子电压、转子电流；主副励磁机励磁电压和电流。

各项试验记录表齐全。

（5）整个试验过程中，监盘人员及读表人员应密切监视表计指示，并做好记录。

各处设备监视人员应注意设备有无放电声和异常现象。

若有紧急情况应立即报告指挥人员灭磁。

2.5.2试验步骤

（1）检查发电机出口隔离开关在断开位置或出口连接母线已招聘会。

（2）投入发电机全部保护

（3）全发电机灭磁开关

（4）电压回路及带电设备检查：

利用手动调节励磁将发电机电压缓慢升至0.3倍额定电压。

检查各带电设备是否正常，无异常后再分别将电压升至0.5、1.0倍，并对各带电设备进行检查，记录各级PT电压和开口电压。

（5）录制发电机空载特性和匝间耐压试验。

最高升至1.3倍额定电压。

在发电机逐步升压过程中分几点读取各表计数值，作发电机空载特性曲线。

汇总各项数据进行整理，并将短路曲线在事先准备的画有制造厂出厂曲线的纸上，进行比较，误差在允许范围内。

对有匝间绝缘的发电机，应进行发电机匝间耐压试验，即在录制发电机空载特性过程中，当电压升至1.3倍时持续5分钟，然后再逐步降低电压。

（6）在发电机电压上升和下降过程中，注意观察并记录各电压继电器的动作值和返回值，应符合要求。

（7）测量发电机定子空载状态下的灭磁时间常数。

将发电机重新升至额定电压，灭磁录波。

在示波图中测定由灭磁开关断开至发电机电压降至0.368倍时所需的时间。

（e-t/t0，当t＝t0时即e-1）

（8）测定发电机残压及相序：

发电机灭磁开关断开后，先在机端PT二次测量，然后在机端直接测量。

测量时要注意安全，一次侧线间电压小于300V时，直接在一次测量发电机的相序，应与待并电网相序一致。

2.6发电机空载下自动励磁调节器的试验

目的：

检查自动励磁调节器的调节性能及自动励磁调节器的安装、调试质量，同时对自动励磁调节器回路进行全面检查。

2.6.1主要试验项目如下：

（1）手动电压调整范围的检查

（2）手动、自动切换试验

（3）空载稳定性检查

（4）自动高压范围检查

（5）自动手控切换试验

（6）手控高压范围检查

（7）10%阶跃响应

（8）调节器频率特性试验

（9）发电机程序开机升压试验

2.7主变和厂变零起升压试验并录取发变组的空载特性

目的：

在比较安全的条件下检查变压器的带电情况及各部绝缘；录制发电机变压器组空载特性取得原始数据，以便以后定期检验时比较。

2.7.1准备工作及注意事项

（1）检查发电机出口隔离开关在合上位置或出口连接线已恢复良好。

检查主变出线隔离开关及断路器均在断开位置。

检查高厂变低侧隔离开关及断路器均在断开位置。

（2）主变高侧中性点接地开关在合闸位置。

（3）主变及厂变油系统运行正常，所有保护均投入，发电机所有保护也均投入。

（4）带电各主要设备应派专人监视，并与集控之间有电话联系。

试验期间如果设备出现异常应立即通知总指挥，降低发电机电压，跳开灭磁开关，分析并排除故障。

（5）根据图纸，选定适当位置接入录波装置，测录各电量波形。

2.7.2试验步骤

基本同发电机空载试验。

在检查正常后保持主变及高厂变在额定电压下运行30min后，短时将电压发电机压升高至1.1倍，然后再逐步降低电压至最低。

二、发电机与系统并列带初负荷

发电机与系统并列可以采用准同期方式和自同期方式。

准同期是在并网在发电机已励磁，当发电机的频率、电压大小及相位分别与系统的频率电压大小及相位接近时将发电机出口断路器合上，完成并列操作；自同期方式是将未加励磁，转速接近系统同步转速的发电机出口断路合上同时给发电机励磁，在原动机力矩和同步转矩等作用下将发电机拖入同步，完成并列操作。

对于大容量发电机组一般都采用准同期方式以手动或在同期装置控制下自动将发电机并入系统。

为了保障发电机组的安全及系统的稳定，通常要求如下：

（1）并列合闸瞬间，发电机所承受的冲击电流应不超过其允许值。

（2）并列后发电机应能迅速进入稳定的同步运行，暂态过渡应尽可能短

为了满足上述要求，发电机与系统实现同期并列必须满足以下条件：

（1）发电机电压与系统电压接近相等：

电压差不大于5%～10%，对于大型机组，要求压差小于5%UN。

（2）发电机频率与系统频率接近一致，限制在0.1～0.25Hz以内。

（一般发电机频率应大于系统频率）。

（3）发电机相序与系统相序相同，相位接近相等，合闸命令在两侧电压相量重合前（同相前）一定时间发出，超前时间为断路器合闸时间，使断路器主触头闭合时两侧电压正好同相位。

发电机与系统并列试验的目的：

检查同期系统的正确性和完整性，保证发电机与系统实现同期并列。

试验项目：

定相、假同期、手动同期并网及自动准同期试验。

1注意事项

（1）试验前应对同期装置、同期继电器、同期回路及转角变进行检查，同期装置的信号指示应完好无误。

（2）试验过程中同期闭锁开关应置于闭锁位置。

（3）对选定作并列操作的断路器控制回路进行检查，确保断路器操作正常，灯光监视和音响监视完好。

并测定其合闸动作时间及主触头与其辅助触头间在合闸时的时间差。

（4）检查升压站及升压站设备具备投入运行条件。

（5）准备并熟悉有关二次回路图纸，检查待用仪器并做好准备工作。

2定相试验

发电机定相试验就是要测定待并发电机相序与系统相序一致、相别吻合；发电机的转角变压器的转角性能与主变压器的接线级别相匹配。

定相试验是利用发电机带主变和高压空母线的PT零起升压进行的。

在一次系统由同一电源供电的情况下，通过测定发电机和高压母线的PT二次电压达到定相试验的目的。

试验步骤应根据现场一二次系统配置情况编写。

3假同期试验

为了防止发电机在第一次接入系统的过程中出现异常，防止由于设备缺陷或操作人员的过渡紧张引起的操作失误而造成非同期合闸，在发电机第一次并网前，应先进行假同期并网试验。

假同期并网试验是在发变组高侧出口隔离开关都断开的情况下，通过短接隔离开关的辅助触头，模拟发电机和系统并列。

4、手动准同期并列

通过定相和假同期试验之后，对发电机并入系统的过程中可能出现的问题已进行了全面检查和处理，发电机具备并入系统的条件。

5自动准同期装置的检验

在发电机通过手动准同期实现和系统并列后即可带负荷运行。

自动准同期装置的检验和并列，可根据现场情况安排适当的时间进行。

自动准同期装置尽管型号繁多，但一般都由合闸命令形成单元，高压单元，调频单元等组成。

合闸命令形成单元的作用是检查发电机与系统母线电压之间的压差和频差，在满足要求时发出合闸命令。

合闸命令发出一般有两种方式，一种为恒定导前时间式，另一种为恒定导前相角式，用以调整合闸命令提前发出时间。

检验目的就是对自动准同期装置的性能进行核查，对各主要组成单元的功能进行检验，以确保自动准同期装置的正确使用。

检验是在发电机断路器操作电源断开的情况下进行的，即使在检验的过程中发出错误合闸命令，也不会造成断路器合闸。

试验时应测量调压、调频脉冲宽度及间隔，调整伺服电机缓慢调整汽轮机的转速。

6自动假同期试验

目的：

测量从自动准同期装置从合闸命令发出到断路器的合闸时间是否一致，同时检查自动准同期装置的工作性能。

录波：

系统电压和发电机电压，断路器的常开接点，装置的合闸脉冲。

7自动准同期并列

经上述检查后，对合闸脉冲超前时间的整定值进行了复核，而后即可进行自动准同期并列。

三、发电机带负荷

发电机与系统并列带上初负荷后，需要进行的电气试验主要有：

发电机轴电压测量、厂用电源切换、电流回路的检查、检查各种带方向性有保护（逆功率、阻抗、失磁等）接线正确性、在不同负荷下测量差动不平衡电压、自动励磁调节器的试验。

1发电机轴电压测量

发电机在运行时，由于某些原因引起发电机转轴上产生交变电动势，此电压产生流经机组轴承的电流。

如果安装和运行中没有采取足够的措施，当轴电压达到一定的水平足以击穿与轴承间的油膜时，便产生放电。

放电将造成润滑油质逐渐劣化，严重时会使轴瓦烧毁，使发电机组被迫停机而造成事故。

所以在发电机带负荷后，要在不同负荷下测量其轴电压，以检查在安装和运行中采取的措施是否有效可靠。

通常发电机安装时，在发电机的轴承与机座的底板间垫有绝缘板，轴承冷却润滑油导管的法兰间垫有绝缘垫，以保持应有的绝缘水平。

1.1轴电压产生的原因

1.1.1发电机磁通的不对称。

由于发电机磁通的不对称导致轴电压产生，磁通不对称主要有以下原因：

（1）定子铁芯局部磁阻较大，如定子铁芯的锈蚀或定子铁芯组装接合不好，造成局部磁阻过大。

（2）定子与转子间气隙不均匀造成磁通不对称

（3）分数槽电动机的电枢反应不均匀，引起转子磁通的不对称。

1.1.2高速蒸汽产生的静电。

由于与发电机同轴的汽轮机轴封不好，沿轴的高速蒸汽泄漏或蒸汽在汽缸内高速喷射等原因使轴带电荷。

这种性质的轴电压有时很高，在汽轮机侧有可能破坏油膜和轴瓦，通常在汽轮机轴上接引地碳刷来消除。

1.1.3转子绕组匝间短路引起电压。

转子绕组匝间短路造成两极下安匝数不平衡而形成单极电动势，此时采取在大轴上接地措施。

1.2轴电压的测量方法

测量前应将轴上原有的接地保护电刷提起，发电机两侧轴与轴承支座间用铜刷短接，消除油膜压降，先测量发电机轴电压U1,再测量励磁机侧轴承支座与地之间的电压U2。

测量应用高内阻交流电压表，其精度等级应符合要求。

测量结果：

当U1≈U2时，表明轴承绝缘情况良好。

当U1>U2时，且超过10%，表明轴承绝缘情况不好，应查明原因，并采取措施以防止可能出现的问题。

当U1

U1U2

当大机组轴承油膜无法短路时，汽轮发电机大轴对地电压一般小于10V。

2厂用电源切换

新建发电厂机组在整套启动时，其厂用电源一般是由高压备用变供电。

当发电机与系统并网运行并带上初负荷时后，要对厂用电源进行切换，切换至高厂变。

为了保证工作厂用变各相相位与高压备变

的相位一致，在厂用电源切换之前，要进行核相。

2.1厂用电源核相

通常是在PT二次侧进行。

如果现场备有核相棒，也可以用核相棒直接进行核相，操作简单准确。

由于在一次设备上直接核相，一定要做好安全措施，确保人身及设备安全。

2.2厂用电源切换

在发电机与系统并列带上初负荷，且厂用电源完成核相后，进行电源切换。

首先检查厂用I段母线由高厂变供电，II段母线由高备变供电，检查正常后，对高厂变和高备变进行合环检查。

最后完成切换。

现在机组，都采用快切装置进行厂用电源快速切换，通常有并联快切和串联快切两种。

3电流回路的检查

在发电机达到一定水平后，用相位表测量各保护及测量回路中各丰电流的数值和相位，并记录此时发电机负荷及功率因数。

确定二次回路接线的正确性。

4检查各种带方向性保护接线的正确性

发电机负荷达到一定水平后，测量各带方向保护所接入电压电流的数值及相位，记录此时发电机负荷及功率因数，并绘制出各带方向性保护的电流和电压间的相位关系，以判断其接线正确性。

为了安全，可将该保护临时置于信号位置，待测量结束后将其恢复到原来状态。

5在不同负荷下测量差动保护的不平衡电压或不平衡电流

6在不同负荷下测量发电机定子接地保护的不平衡电压

7自动励磁调节器的试验