基于全寿命周期的发电机组试验检测研究

高圣溥　高志宏

摘要： 为保证发电机组设备健康运行，实现全寿命周期管理，根据一、二次设备状况，对发电机组大修。运用示波检测技术，变流升压检测手段，通流保护试验等多措并举的综合方法，检测发电机组、主变压器的短路特性、空载特性、励磁系统、设备绝缘等情况。根据试验结果，判断发电机组、主变、励磁系统等是否满足启动条件。采取相应措施，实现安全平稳启动。

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.

关键词： 短路试验；空载试验；励磁试验；绝缘检测；整启试验；示波检测

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

中图分类号：TM5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）05-0124-03

0 引言

发电机组设备使用时间久了，就会出现设备疲劳、绝缘老化，电子器件故障等各种情况，如何使用好、维护好、运行好发电机组设备，使其健康运行，定期大修及试验检测必不可少。检测试验优劣也关系到能否降低成本，节能降耗，多发电及设备长周期长寿命的运行。

发电机组设备机组大修后的整组启动试验是机组发电并网的重要前提，这一环节的试验检测及相关检查措施显得尤为重要。为确保机组大修后安全稳定运行，机组启动前需要对电气系统分项试验、检测。排查隐患，消除缺陷。检查不彻底，检测不完善，试验不合格将不能启动机组。

洛阳龙羽宜电有限公司汽轮发电机组型号为： C55-8.83-1，QF-55MW； 2015年11月，根据设备运行时间、日常巡视检查及DCS检测到的偶发异常情况，1#机计划转入大修。

1 检修试验范畴及满足条件

1.1 电气系统基本情况

发电机组试验检修范围区域见1#机电气系统图1。

1.2 检修范畴

发电机变压器组短路试验；发电机变压器组空载试验；励磁系统试验；励磁系统手控通道与自动通道切换试验；机组带负荷测轴电压。

检查发电机本体各结合处吻合是否严密，螺栓是否紧固。发电机轴承的绝缘垫、油管的绝缘法兰有无短路现象。系统各设备是否清洁。发电机冷却系统温度计、巡回测温仪工作是否正常。

检查发电机滑环、电刷及转子大轴接地碳刷。检查配电装置、继电保护、发电机的一二次设备、励磁系统有无异常。

励磁系统手控通道与自动通道切换试验，自动通道A、B调节器间互相切换试验。机组带负荷测轴电压：不同负荷下测量发电机轴电压。

1.3 试验条件

从6kVI段取临时电源接于励磁变的高压侧，作为发电机短路、空载试验电源。励磁变保护应具有跳开关的功能。

刀闸在断开位置，主变侧加装临时短路排，短路排的截面应根据发电机的容量选择。

测量主变高压侧绕组及110kV断路器绝缘；主变低压侧绕组及高厂变高压侧、高厂变高压侧断路器、母线、发电机定子绕组绝缘；发电机机端1PT、2PT绝缘；6kV工作进线断路器绝缘；励磁变高、低压侧连同试验电源电缆及断路器绝缘；发电机转子绕组绝缘；转子滑环侧轴承座绝缘。达到合格要求。

所有操作保险、动力保险、PT保险完好，并有足夠的备用；检查所有的CT回路不开路，PT不短路；检查主变、高厂变瓦斯继电器内的瓦斯气体已放净。

准备好发电机短路、空载试验接线。

在灭磁屏发电机励磁电流回路并接一块直流毫伏电压表用于监视发电机励磁电流，注意直流表极性，防止正负极接反。

将发电机过流保护、过压保护整定至略大于额定值（1.1倍额定），时间整定至最小，并投入；投入发电机定子绕组、铁芯温度检测。

投入发电机过流、转子一点接地、转子两点接地、主变瓦斯、主变零序电流、励磁变过流、励磁变速断、发变组差动、负序过流、低压过流、过负荷、定子接地等保护；退出发电机失磁保护；保护出口仅跳开灭磁开关及关主汽门。

空载试验时投入发电机过流、转子一点接地、转子两点接地、主变瓦斯、主变零序电流、励磁变过流、励磁变速断、发变组差动、负序过流、低压过流、过负荷、定子接地、失磁保护等保护；保护出口仅跳开灭磁开关及关主汽门。投入发变组故障录波器。

熟悉整套启动方案，做好技术交底及两措计划。

2 检测试验结果与分析

检修试验过程中所有的操作、测量运用交流谐振试验仪、直流高压发生器、便携式多功能数据记录仪、示波器等综合检测试验手段，逐项排查。缺陷问题处理后进行试验。

2.1 发电机变压器组短路试验

短路实验是对设备性能的重要检测，首先对主变、发电机定子、转子进行试验检测，检测结果见表1、表2、表3。

经检查发电机各项绝缘合格，滑环表面清洁、无伤痕，通风槽及通风孔无堵塞；刷握牢固地安装在滑环切线的垂直方向；碳刷有0.1-0.2mm的间隙，碳刷在刷握内完整，其边缘无破碎；刷辫完整，接触紧固。

发电机定子电流升至500A和1000A时，检查发电机CT二次电流回路，主变CT二次电流回路不开路，电流值、相序、相位正确，三相平衡，指示表计、计算机显示电流正确。

2.2 发电机变压器组空载试验

发电机空冷系统正常运行，启动主变冷却系统，汽机定速3000r/min。在此条件下，做空载试验、交接试验，结果见表4、表5、表6。

经试验检查发电机PT端子箱、发变组保护柜、PT电压及相序；发变组保护屏电压及相序；电度表屏电压及相序；故障录波屏电压及相序；励磁屏电压及相序；变送器电压（两组）无放电异常情况；检查保护盘、电度表盘、励磁柜、DCS画面等处的电压指示正确；试验检查保护无异常。

2.3 励磁系统动态切换试验

断开6kV试验用临时电源开关，将开关拉至试验位置，合上柜内接地刀闸，做好安措后，将励磁变临时电源拆除，将励磁变电源恢复为机端供电。

灭磁开关在断开位置；就地合上灭磁开关，在电压调节方式下，就地按起励按钮使发电机电压升至大约90%Ue左右，按减磁按钮将发电机电压降为60%Ue电压下做励磁调节器通道之间、手动自动之间切换试验。

升压至空载额定电压下，采用高内阻电压表或数字万用表测量发电机轴电压。

录取波形见图2、图3、图4。

电压调节方式见图2。90%Ue下A套切换到B套试验录波见图3。

电压调节方式：90%Ue下A套灭磁试验录波见图4。

试验表明，励磁系统及通道转换系统正常。

综上试验分析，可以确定并网前各项电气试验合格，机组具备并网条件。

3 檢修试验成本分析

检修、试验、检测是对发电机组的健康体检，通过试验检测能及时发现设备、器件、控制系统的隐患，排除故障，保障运行。根据运行统计和检修规定，一般发电机组合格设备的连续运行时间为4年左右。

长周期运行后，如果不及时检修、不试验检测，容易造成设备疲劳、部件损坏、甚至酿成更大的缺陷或事故。反而增加成本，付出更大的代价。造成增加部件购买时间、延长设备安装时间、少发更多电量、少赚取更多的利润等。产生一定的经济损失及社会影响。

就55MW汽轮发电机组而言，包含汽机本体揭缸检查、发电机本体检查、DCS系统检查，各种人工成本、常规耗材、试验检测费用等。检修、试验检测的总成本费用约50万元左右，检修、试验检测用时一般一个月，即可恢复运行。

如检修延长一个月，对55MW机组作经济核算，按当前煤价，扣除各项成本后，每度电利润约0.07元，按此计算，则单机月少收益：

机组发电能力（万千瓦）×月发电小时数×（1-厂用电率）×度电利润（元/千瓦时）

=5.5万千瓦×24×30小时×（1-10%）×0.07元/千瓦时=249.48万元

由上分析可知，必要的检修、试验、检测对机组长寿命周期运行的重要性，企业经营管理的经济性。

4 结语

发电机组检修、试验检测是机组长寿命周期运行的重要保障，是机组健康运行的重要前提，是企业取得经济效益的重要支撑。完备科学的试验检测组织，精准的数据分析，设备的仔细排查是设备重启的重要环节及条件。项目检查仔细完备，试验记录完备是重要的基础工作。运用综合方法获取的各项试验记录要做到具有追溯性。在机组整体启动前，各种问题消缺处理完毕，试验检测合格、应对措施完备后，确保并网一次成功。

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