水轮发电机组短路升流和零起升压试验

段章超，孙绍武

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北 唐山064309）

0 引言

柬埔寨王国基里隆Ⅲ水电站为引水式电站，安装有2台立轴混流式机组（3号机组和4号机组），单机容量为9MW，总装机容量为18MW。电站所在国家经济落后，电网结构不完善，基里隆Ⅲ号电站只有1条115kV出线和金边电网相连，厂用备用电源只有1台180kW的柴油发电机。3号机组B级检修时更换定子线圈，按照《水轮发电机组启动试验规程DL507-2002》的规定进行短路升流试验及零起升压试验。

1 短路升流试验

1.1 试验说明

发电机升流短路点设在发电机出口，装设封闭母线专用短路试验及接地装置，用他励电源逐渐升流，检查短路范围内的CT二次回路、表计及保护的正确性，录制发电机短路特性曲线的同时测额定电流下的轴电压。做额定电流下灭磁特性试验。短路特性采用先升流至110%额定电流，然后电流下降时录制曲线。

2台发电机励磁方式为自并激励磁，机组做短路升流和升压试验只能取他励电源，由于当地电网条件所限，因此短路试验只能在厂用6.3kV系统处取电源，本次试验将利用坝区隔离变开关F13为3号机组励磁变提供试验电源，坝区供电暂时中断，此方式为唯一方式（注意事项：隔离变处设专人监护，并防止有人误入带电间隔）。

1.2 试验设备相关参数

具体参数见表1。

表1 试验设备相关参数

1.3 试验准备工作

（1）电源电缆测试

对试验电源电缆进行绝缘测试，测试合格后方可进行接线。

（2）短路连接

在3号机组PT柜后利用共箱母线软连接在靠近机组出口侧进行短接。

（3）试验接线

拉开隔离变供电开关F13，并拉开F13控制直流电源1DK；将试验电源电缆接至隔离变高压侧；拆掉3号机组励磁变与6.3kV母线的软连接；将来自6.3kV隔离变的试验电源电缆连接在3号机组励磁变压器PT铜排上（图1）。

（4）安全注意事项：在3号机组励磁变处设专人监护；在隔离变室外设专人监护，试验期间禁止进入隔离变室内；F13开关处设专人监护，在试验异常时负责拉开F13开关。

图1 短接试验接线点示意图

（5）机组继电保护操作：退出机组差动保护功能；退出机组低压记忆过流保护功能。

（6）励磁盘处准备：选择取消他励电源（否则投入励磁瞬间会使定子电流瞬间升至287A）。

1.4 开机操作

（1）将3号机组出口开关G3拉到试验分位，并拉开G3开关的操作电源1DK。中控室操作拉开坝上6.3kV进线开关F20，检查坝上6.3kV隔离变开关F13在分位。

（2）检查开机条件满足，中控室操作3号机组空转开机。

（3）机组空转稳定后，中控室操作合上坝上6.3kV隔离变开关F13。

（4）试验结束后，退出励磁系统，中控室操作拉开坝上6.3kV隔离变开关F13。

1.5 升流试验

励磁盘现地操作投入励磁，现地操作逐步调增励磁电流使机组定子电流以10%的速率递增至110%额定电流，每一阶段保持1min，记录转子电压、电流（表 2）。

表2 升流试验数据表

1.6 减流试验

当定子电流增至110%额定电流后，现地操作逐步调减励磁电流使机组定子电流以10%的速率递减至10%额定电流，每一阶段保持1min，记录转子电压、电流（表 3）。

表3 减流试验数据表

1.7 轴电压、轴电流试验数据

表4 轴电压、轴电流试验数据

1.8 升流试验温度记录

在升流试验过程中记录机组各部位温度，详见表5。

表5 升流试验温度记录表 单位：℃

续表5

1.9 试验结束后恢复措施

（1）试验结束后，退出励磁系统。

（2）中控室操作拉开坝上6.3kV隔离变开关F13。

（3）收集试验数据，进行相关数据资料分析。

（4）拆除隔离变与3号机励磁变试验电源接线，恢复3号励磁变正常接线。

（5）拆除3号机组出口开关处短接线，并恢复正常连接方式。

（6）恢复3号机组继电保护装置差动保护、低压记忆过流保护功能。检查确认试验电源电缆拆除正常，各系统恢复正常后合上F13开关、F20开关，恢复对坝区供电。

2 升压试验

2.1 零起升压试验条件

（1）将6.3kV室内的3号机组出口开关摇出至试验分位，拉开出口开关合闸操作电源，并在操作开关上挂“禁止合闸、有人工作”标识牌。

（2）在3号机组励磁变处设安全围栏挂安全警示牌，防止有人进入高压带电区域出现人身触电伤害。

（3）检查机组保护盘各种保护正常投入运行。

2.2 零起升压操作要求

（1）在中控室执行机组静止到空转开机令，待机组进入空转态稳定后检查发电机各部件运行情况是否正常。

（2）检查机组空转态运转正常后，3号机组励磁盘处手动启动建压，进行零起升压试验，逐段升压（按照每10%为一个升压阶梯，零起升压控制阶段包 括 10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%），每个阶段保持10min，并详细记录各阶段的定子铁心及绕组温度、机端电压、机组运行振动摆度等数据。

（3）完成试验记录后机组执行停机，停机后对各设备系统进行检查并汇总试验数据。

2.3 零起升压操作说明

（1）励磁调节器设置为“电压闭环控制方式”，检查“系统电压跟踪”在退出状态。

（2）试验前通过“就地减磁”按钮将给定电压值设定为10%（当初始升压设定为10%因剩磁影响，机端电压又降至为零时，可适当调高至15%）。

（3）自动起励或人工起励（自动起励可通过上位机空转转空载的监控命令执行；人工起励可采取按“就地建压”按钮的方式启动），观察现地LCU盘上机端电压变化情况。

（4）对发电机进行零起升压考验。

2.4 注意事项

（1）在机组灭磁开关柜处专门安排一人，若发电机不能建压或发电机电压升压不可控制，应立即手动切断灭磁开关就地灭磁，灭磁开关跳开后对励磁变、PT等设备进行检查。

（2）在试验前对最初的“电压设定值”进行记录，并在试验结束后恢复至正常设定值。

（3）在机组零起升压试验过程中一旦发现有定子铁心或绕组温度异常升高应立即停止试验。

2.5 机组空载特性试验

（1）在3号机组励磁盘处手动启动建压，进行零起升压试验，逐段升压（按照每10%为一个升压阶梯，零起升压控制阶段包括10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%），每个阶段保持10min，并详细记录各阶段的转子电压、定子电压、转子电流等数据（表6）。

表6 升压试验数据

（2）当电压升至额定电压之后逐段降压（按照每10%为一个降压阶梯，降压阶段包括100%、90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%），每个阶段保持10min，并详细记录各阶段的转子电压、定子电压、转子电流等数据（表7）。

表7 降压试验数据

（3）在各电压阶段记录机组各部温度变化情况，详见表8。

表8 零起升压温度记录表 单位：℃

续表8

试验结束后检查机组各部件正常，向调度机构申请并网发电试验。

3 结论

短路升流试验和零起升压试验都是新安装发电机组或者发电机组大修后必不可少的试验过程。短路升流试验的目的是检查发电机主回路CT二次接线的正确性，检查发电机保护、测量、录波、励磁、调速器和机组LCU电流回路的正确性，检查发电机保护装置动作正确性。零起升压的目的是为了检查设备有无故障点，它不像全压冲击那样很快就加了全压，而是慢慢地使电压升高，这样一旦有故障定子电流就有反应，可以迅速的把电压降下来，减少对设备的损坏，并进行相关调整，保证机组的安全运行。