摘要：本文介绍了大型水轮发电机电动盘车装置中定子电源装置、转子电源装置的原理, 阐述了电动盘车装置在现场的功能特点和工作方式, 说明了电动盘车装置在发电机改造和大修后的电动盘车试验、空载试验、短路干燥试验等各项试验中得到广泛应用。
关键词：大型水轮发电机；电动盘车；技术研究
水轮发电机组的安装、检修, 可能因为误差让轴线倾斜, 所以, 很多发电机安装后, 都需要调整它的轴线, 即推力轴承受力均匀的情况下, 进行机组盘车, 完成整体结构调整, 控制轴线的倾斜。轴线的调整是否符合质量要求, 决定了单一发电机与机组的操作安全。
1电动盘车装置配置方式
电动盘车主要设备包括发电机转子励磁电源装置部分 (空载试验、短路试验、干燥用) 和发电机定子电源装置部分 (电动盘车) 。
发电机转子励磁电源装置部分主要用作发电机空载试验、短路试验、干燥试验等。由1台隔离变压器、1面可控硅全桥整流柜、连接电缆等组成, 设备一般固定布置在变压器室, 其直流输出电源通过两芯电缆连接至发电机零升柜。中央控制室装设1套远方励磁调节、测量、控制装置, 可实现远方监控操作。
发电机定子电源装置部分由隔离变压器、可控硅全桥整流柜 (1套整流电路和测量电路、3套大电流直流开关、1套控制电路等) 、连接电缆等部分组成。一般为可移动式, 隔离变压器和可控硅全桥整流柜安装在1个柜子内, 盘车时定子电源装置由起重机吊到某台发电机定子出线合适位置, 再通过软电缆分别连接至电源和发电机定子出线。
2技术原理
载流导体在磁场中会受到电磁力的作用。当发电机转子绕组通以恒定直流时, 转子各磁极将产生恒定磁势If W, 从而在气隙间及定子铁芯上产生恒定磁通Φ。此时若定子线圈单相或多相通以直流时, 定子线圈即线棒就会受到顺时针 (或反时针) 的磁力, 根据作用力和反作用力原理, 转子就会受到反时针 (或顺时针) 的磁力, 转子也就旋转起来。
对于水轮发电机组来说, 在转子线圈通以直流电流并产生N、S磁场, 三相定子线圈分别依此通以恒定直流时, 转子就转动起来。
2.1定子盘车柜
盘车装置定子柜, 由三相全控桥整流器和换相器组成, 换相器由三个直流接触器和三个续流二极管组成, 其目的是依次接通A、B、C定子线圈, 并防止切断A、B、C定子线圈时所产生的过电压。三相交流电源经整流变压器ZLB, 由三相全控桥整流成直流电源。装置布置合理, 外部接线简单, 使用操作方便。
主要组成结构如图2:总进线自动空气开关ZK;整流变压器;三相全控桥整流电路;由R1C1、R2C2、R3C3、R4C4、R5C5、R6C6组成的阻容过电压保护装置;续流二极管D0 (主要作用是防止半控桥失控) ;接触器JCA、JCB、JCC (用于将电流分别输出到定子A相B相C相) ;续流二极管 (主要功能是用于消除定子绕组断流后的反电势) 。
盘车装置定子电源柜电气参数计算如下:盘车装置定子部分, 额定输出1500安, 最大定子直流电阻0.02413Ω, 换算到75℃电阻为0.02816Ω, 直流功率Pd=63.36k VA。变压器副边线电压U2=40V, 考虑电缆及导线压降, 变压器选定标准容量为80k VA。额定输入电压:400VAC/50Hz, 定子柜输出电压:0~50V连续可调 (DC) , 定子柜输出电流:0~1500A (DC) 。可在现地 (柜上) 进行调节控制, 可监视测量交流电源侧三相电压、电流和直流侧电压、电流等。定子电源柜的直流开关采用勒诺低压电器, 其他操作器件均采用施耐德或同档次的低压电器, 体积小、可靠性高, 免维护。分流器规格2000A/75m V采用优质表计。
2.2转子盘车柜
盘车装置转子柜, 由三相全控桥整流器, 一个直流端过压保护组成, 灭磁由发电机励磁柜完成。三相交流电源经整流变压器输出, 由三相全控桥整流成直流电源, 外部接线简单, 使用操作方便, 紧急情况下可跳开发电机灭磁开关。
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主要组成结构包括:总进线自动空气开关ZK;整流变压器;过压保护器;三相全控桥整流电路;由R1C1、R2C2、R3C3、R4C4、R5C5、R6C6组成的阻容过电压保护装置。
盘车装置转子柜技术参数如下:额定输入电压:400VAC/50Hz, 转子柜输出电压:0~300V连续可调 (DC) , 转子柜输出电流:0~1250A (DC) 。可在现地 (柜上) 和远方 (中央控制室) 分别进行调节控制, 现地可监视测量交流电源侧三相电压、电流和直流侧电压、电流等, 中央控制室可监视测直流侧电压、电流等。
3技术功能特点
发电机电动盘车装置具有通用性, 可以满足多台发电机盘车需要。定子三相绕组采用一套三相全控整流电路供电, 在直流侧用大电流开关进行切换的方式, 转子绕组采用一套独立的三相全控整流电路供电。转子电源、定子电源采用晶闸管桥式可控电路, 转子励磁电流和定子三相电流均可以分别连续调节控制, 以最佳方式达到控制发电机转子快速启动、平稳转动, 并且具有一定的定位精度。盘车装置在拆除数个磁极的情况下仍能进行一定范围的盘车要求。
整个装置始终工作在稳流状态下, 定子柜运行方式下又可选择“连续”、“点动”两种换相方式。连续方式下由控制器自动换相, 其换相间隔时间由盘车的电流变化自动确定。点动方式只需要在盘柜柜门或远方控制盒上人为控制各相间的切换。
调节器设计为静止可控硅全控桥。系统由GDE-III调节器、整流变压器、可控硅整流及出口开关、及相关设备组成。其中调节器拟使用GDE-III调节器采用西门子S7 200 PLC+最新数字移相触发芯片TC787AP构成的触发板组成, 其中PLC用于采集盘车电流反馈、移相给定控制、故障保护信号输入、故障保护信号输出, 触发板用于同步电压的采集及移相脉冲输出。
盘车时转子定位准确度25mm, 盘车速度0.02~0.1转/分。装置具有反馈功能, 能使输出电流保持稳定。具有保护功能, 输出开接点, 紧急情况下可跳开发电机灭磁开关。具有短路保护、过载保护、可控硅击穿保护等功能, 转子柜配置直流过压保护。具有绕组干燥功能, 定、转子电源柜均能向发电机定、转子绕组供电进行干燥, 供电电流可调节。
4工作方式
水轮发电机电动盘车装置始终工作在稳流状态下, 定子柜运行方式下又可选择“连续”、“点动”两种换相方式。连续方式下由控制器自动换相, 其换相间隔时间由盘车的电流变化自动确定。点动方式只需要在盘柜柜门或远方控制盒上即可人为控制各相间的切换。输出电流、给定值、控制角α人机界面显示。运行状态指示, 故障指示信号灯指示。在运行过程中, 分别设有过流, 过压保护、电流限制、直流电压输出限制、修改参数简单方便, 掉电后数据自动保存。脉冲输出双层隔离及指示。换相时, 控制器自动增大控制角α, 以便减小输出电流, 减小对系统的冲击。
5结束语
完成发电机组轴线的测量, 是检查轴线的垂直度, 根据检查后的结果及时进行调整, 即其会用盘车的方式, 完成轴心的检验, 并以此调整轴瓦之间的间隙, 保证轴瓦承受的压力基本一致。盘车的作用是机组安装结束后, 检测机组的安装质量, 保证所有零件的安全均符合规范。而如果机组出现故障, 也可以通过盘车发现并进行调整, 消除故障, 从而让机组的整体运行保持稳定。
参考文献
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作者简介
郭鹏（1991—），男，27岁，云南滇能禄劝电磷开发有限公司，助理工程师，机械专责，从事水轮发电机组安装及检修技术管理工作。
论文作者:郭鹏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：定子论文; 转子论文; 盘车论文; 装置论文; 发电机论文; 电流论文; 机组论文; 《电力设备》2018年第24期论文;