同步发电机的调试及发电并网

1、同步发电机的调试及发电并网同步发电机的调试及发电并网2 小时前一、概述同步发电机是发电厂最重要的设备之一，是发电厂的核心部分，它的好坏直接影响发电厂能否安全可靠地发供电。本文主要介绍额定功率 1.2 万 KW以下，额定电压 10KV的汽轮发电机的电器试验及调试、发电、并网。由于发电机试验项目较多，这里仅对试验标准中规定的电气试验项目的测试方法、要点和分析判断作介绍及发电机并网前的试验及并网方法作一些介绍，至于发电机的保护系统及一些特殊继电保护试验与整定，励磁调节装置的调校与整定未介绍。二、调试流程施工设备安装与调试的交接，设备检查及查线。设备的单体调试分为发电机的试验，高压设备的试验， MCC

2、单元调试，自动化仪表的调试，高压及低压的送电，辅助设备试车，汽轮机调试运行，发电机发电调试，发电机并网带负荷。三、设备调试（发电机的单体试验）：A、测量直流电阻：主要包括定子绕组，转子绕组以及灭磁电阻器的直流电阻测量。测量发电机直流电阻的目的是检查发电机绕组和电阻器的质量，以发现因制造工艺不良等因素的作用所造成的缺陷。测量发电机直流电阻，一般可采用电压降法和电桥法：（1） 目前电桥法准确度均都较高，可优先采用电桥法，应选用0.2 级双电桥。采用电压降法测量时，必须选用0.5 级以上的电压表与电流表。（2） 测量时，必须在电机各相对应引出端头上进行，不允许包括电机外部的引线或中性点的铜排，电桥法

3、和电压法的接线必须尽量接近定子绕组。电压和电流接线点必须分开，不允许接在一起。（3） 采用电压降法测量时，必须先合上电源开关，确认有电流及其指示稳定后，再接上电压表，并同时读记电流、电压值。断开时先断电压表回路，以防止绕组的自感电势或回路开路电源电压加至电压表上而将其损坏。测量时，电流应不大于额定电流值的 20%。测量时必须有足够的直流电源，以免因容量不足或电压下降，影响测量准确性。无论采用什么方法，测量结果与产品出厂时测量的数值换算至同温度下的数值比较，其相对变化也不应大于2%。（4） 测量转子绕组的直流电阻，方法可同测量定子绕组一样。但有滑环的发电机转子绕组测量时，为了测量准确，可用两对铜

4、丝刷分别将电压回路与电流回路搭接在滑环上。每个滑环上的电压与电流铜刷应相距 90 0 ，不要相互接触。测完后，将测量结果换算为 20 值与出厂所测结果相比较，其差别一般不应超过 2%。（5） 如电阻增大，说明转子导线有断裂、焊接头有脱焊、虚焊等缺陷。如电阻减小，说明转子绕组有可能匝间短路故障。（6） 灭磁电阻器的直流电阻测量，采用电桥法，其目的是检查在制造或运行、安装时有无损坏，如断裂和接触不良等缺陷。B、测量绝缘电阻和吸收比：测量发电机的绝缘电阻是绝缘试验的基本方法之一，通过测量可以了解发电机的绝缘情况，由于电机的绝缘电阻与环境温度的变化有关，因而测出的阻值差别很大。温度的升高而绝缘电阻下降

5、，反之温度下降绝缘电阻就上升。为了正确衡量和对比发电机绝缘电阻值，测量时必须记载测量时的温度，并且统一换算成 75时的绝缘电阻值。绝缘电阻值按下列经验公式进行换算：R75 温度为 75时的绝缘电阻值（ 1M）Rt 温度为 t时所测得的的绝缘电阻值（1M）t 测量时的温度（）Kt 绝缘电阻的温度换算系数。（可查表）（1）测量时使用的兆欧表电压等级要与被测设备的电压等级相适应，对额定电压为 1000V 级以上的电机，应用 2500V兆欧表。（2）应分别测量各相对其它二相及地的绝缘电阻和吸收比。测量时，除被测物外，其他二相应接地。（3）测量前应将引出线套管表面擦干净，必要时还可用软铜线或熔丝套在上部

6、表面绕一圈后再接至兆欧表屏蔽端，以消除套管表面泄漏的影响。（4）定子绕组绝缘正常时，其三相的绝缘电阻值是接近的。各相绝缘电阻的不平衡系数不应大于 2。定子绕组吸收比一般在 1.3 2.5 左右。（5）测量发电机转子绕组的绝缘电阻时，应将兆欧表的“ L ”端接于转子滑环，地线端“ E ”接于转子轴上。最好在发电机额定转数时，超速试验前、后测量转子绕组的绝缘电阻。兆欧表的选择，当转子电压为200V 以上时，采用2500V兆欧表， 200V 及以下采用 1000V 兆欧表，转子绕组的绝缘电阻一般不应低于 0.5 M 。（6）测量励磁回路的绝缘电阻时应合上灭磁开关，励磁回路有电子元件时应将其拆下或短接

7、。C、定子绕组的直流试验：（1）直流试验的直流电压是用高压整流设备供给，试验电压高而且可以调节。它能更有效地检查出主绝缘的受潮和局部缺陷，尤其能检查出绕组端部绝缘的薄弱点。直流耐压具有以下特点：直流耐压时没有电容电流，因而可以用小容量的试验设备。试验时，绝缘中不存在介质损耗，不会使绝缘发热。直流耐压试验时根据三相泄漏电流与电压的关系特性，可容易地发现绝缘内部缺陷。直流耐压试验容易发现电机端部绝缘的缺陷。以上四点是直流耐压具有的特点，它不能同交流耐压相互替代，也是试验中必做的项目。（2）试验接线及优点接线方式如图（ 1）这种试验接线方式的优点：高压试验变压器仅需要一个高压引出端，一般现场均用此方

8、法。由于微安表与整流装置处于高压端，且微安表于高压引线加以屏蔽，故可消除各种杂散电流影响，得到准确的试验结果。（3）在直流耐压时注意事项：除了要遵守一般高压试验的安全要求外，特别要注意放电时的安全，由于定子绕组对地电容很大，加上很高的直流电压后，其充电的电量也是很大，如突然放电，将产生很大的放电电流，影响操作人员及设备安全。所以放电时一定应通过 1020M 的电阻对地放电，然后再挂接地线进行充分放电，放电时间不应小于 3 分钟。（4）试验结果的分析及判断：绝缘正常时，其泄漏电流值三相基本平衡，各项泄漏电流的差别不应大于最小值的 5%，如最大电流在 20A以下时，各相间差值与出厂试验值比较不应有

9、明显差别。正常时，其泄漏电流将随时间延长而减小。若泄漏电流随时间延长而增大，表明有高阻性缺陷。正常时，泄漏电流随电压成比例变化，若泄漏电流随电压不成比例显著上升，表明绝缘受潮或脏污。正常时，其泄漏电流不应有剧烈或周期性冲击摆动。当电压升高到某一阶段出现泄漏电流快速上升或剧烈摆动，这表明绝缘有断裂性缺陷或套管有裂损等。D、交流耐压试验：（1）交流耐压试验是鉴定电机绝缘强度的最有效和最直接的方法。它对判断电机能否投入运行具有决定性的意义。它是保证投入运行电机的绝缘水平，避免发生电机绝缘事故的重要手段。因此，交流耐压是电机绝缘试验中一项关键性的试验。由于交流耐压试验接近电机的工作状态。而所加的电压又

10、比运行电压高得多，故易于发现绝缘的缺陷。交流耐压对不良绝缘的电机来讲是一种破坏性试验，也是绝缘试验中最后进行的项目，在耐压前，必须对以前的试验结果如绝缘电阻、吸收比、泄漏电流等进行分析判断后，才决定进行交流耐压。（2）交流耐压试验接线如图（2）（3）耐压时的注意事项：高压试验变压器一般电压很高，容量较小，在进行交流耐压时，电机容量较大时，试验电流相对较大，所以一定要考虑变压器容量。试验电压波形要求为正弦波。试验设备应有过电压和过电流保护装置。过电压保护一般采用球间放电。并且串接限流电阻。过流保护一般采用高压侧回路内串接限流电阻，当发生击穿时，这一电阻限制了电流值。升压试验中应采取从零升压的方式

11、，在耐压的时间内应尽量保持电压稳定，降压也应采取逐步降压到零的方式。四、发电机启动前的条件与准备工作：A、安装工程已进行完毕，经质检部门检查，符合现行国家标准，并且符合设计要求。B、各种电气设备均按国家标准进行单体试验，并且提交调试记录符合要求且合格。C、厂用机械均带负荷试验完毕， 10KV母线均已送电，有条件时，可给发电机反送电。送电时发电机星点必须打开。各项保护整定完毕，二次回路准确无误。D、系统的相互联锁，与仪表专业、灯光报警信号等要与安装单位、生产单位共同检查。E、启动设备附近整齐清洁，道路畅通、照明充足、消防设施齐全。控制室与各处通信联络正常。F、发电机励磁回路应先拆下，并用绝缘带包

12、好，断路器均应处于断开状态。G、在控制室设一下仪表仪表名称用途规格数量交流电流表发电机定子电流10A，0.5 级3交流电压表发电机定子电压150V， 0.5 级3直流电压表发电机转子电压0-15-120V ，1 级1直流电流表发电机转子电流0 300A， 1 级1调压器转子交流阻抗0 250V， 2KVA1隔离变压器转子交流阻抗220V， 2KVA1钳形相位表阻抗、向量110V 510A1相序表检查相序1万用表流动用1电秒表测灭磁时间常数1兆欧表检查绝缘2500V1兆欧表检查绝缘500V1H、试验项目及程序（1）不同转速下测量发电机转子绝缘电阻、交流阻抗及功率损耗。在下列转速下测量：0、 50

13、0、1000、1500、 2000、 2500、 3000 转/ 分。如某些中间转速振动较大或不稳定时，可越过几点。用 500V 兆欧表测转子绕组对大轴的绝缘电阻。在转子回路通入交流50 60V，记录电压、电流及其相位。（2）发电机短路试验：A、发电机短路特性试验是发电机的基本运行试验项目，它是指发电机在额定转速下，当定子电压为零时，定子的短路电流与转子激磁电流之间的关系曲线。这时发电机的磁路处于不饱和状态，短路特性曲线是一条直线。如下图:B、试验步骤如下：发电机定子测温装置投入运行。在整个试验过程中，应有专人监视，如温度接近或超过厂家规定值，应立即报告试验负责人。试验过程中，超过额定电流的持

14、续时间每次不得超过 15 秒，间隔时间不得小于 5 分钟。在发电机出线端或出口断路器的外侧处，用铜排将定子绕组三相对称短路。发电机驱动至额定转速（ 3000）转，保持不变，合上灭磁开关。慢慢调节励磁，逐渐增加定子电流，检查三相电流是否对称，若不对称，应停止试验查明原因。每增加额定定子电流的 20%，应停留片刻，同时读取各仪表读数，根据数据绘制出短路特性曲线。H、试验项目及程序（1）不同转速下测量发电机转子绝缘电阻、交流阻抗及功率损耗。在下列转速下测量：0、 500、1000、1500、 2000、 2500、 3000 转/ 分。如某些中间转速振动较大或不稳定时，可越过几点。用 500V 兆欧

15、表测转子绕组对大轴的绝缘电阻。在转子回路通入交流50 60V，记录电压、电流及其相位。（2）发电机短路试验：A、发电机短路特性试验是发电机的基本运行试验项目，它是指发电机在额定转速下，当定子电压为零时，定子的短路电流与转子激磁电流之间的关系曲线。这时发电机的磁路处于不饱和状态，短路特性曲线是一条直线。如下图:B、试验步骤如下：发电机定子测温装置投入运行。在整个试验过程中，应有专人监视，如温度接近或超过厂家规定值，应立即报告试验负责人。试验过程中，超过额定电流的持续时间每次不得超过 15 秒，间隔时间不得小于 5 分钟。在发电机出线端或出口断路器的外侧处，用铜排将定子绕组三相对称短路。发电机驱动

16、至额定转速（ 3000）转，保持不变，合上灭磁开关。慢慢调节励磁，逐渐增加定子电流，检查三相电流是否对称，若不对称，应停止试验查明原因。每增加额定定子电流的 20%，应停留片刻，同时读取各仪表读数，根据数据绘制出短路特性曲线。H、试验项目及程序（1）不同转速下测量发电机转子绝缘电阻、交流阻抗及功率损耗。在下列转速下测量：0、 500、1000、1500、 2000、 2500、 3000 转/ 分。如某些中间转速振动较大或不稳定时，可越过几点。用 500V 兆欧表测转子绕组对大轴的绝缘电阻。在转子回路通入交流50 60V，记录电压、电流及其相位。（2）发电机短路试验：A、发电机短路特性试验是发

17、电机的基本运行试验项目，它是指发电机在额定转速下，当定子电压为零时，定子的短路电流与转子激磁电流之间的关系曲线。这时发电机的磁路处于不饱和状态，短路特性曲线是一条直线。如下图:B、试验步骤如下：发电机定子测温装置投入运行。在整个试验过程中，应有专人监视，如温度接近或超过厂家规定值，应立即报告试验负责人。试验过程中，超过额定电流的持续时间每次不得超过 15 秒，间隔时间不得小于 5 分钟。在发电机出线端或出口断路器的外侧处，用铜排将定子绕组三相对称短路。发电机驱动至额定转速（ 3000）转，保持不变，合上灭磁开关。慢慢调节励磁，逐渐增加定子电流，检查三相电流是否对称，若不对称，应停止试验查明原因

18、。每增加额定定子电流的 20%，应停留片刻，同时读取各仪表读数，根据数据绘制出短路特性曲线。H、试验项目及程序（1）不同转速下测量发电机转子绝缘电阻、交流阻抗及功率损耗。在下列转速下测量：0、 500、1000、1500、 2000、 2500、 3000 转/ 分。如某些中间转速振动较大或不稳定时，可越过几点。用 500V 兆欧表测转子绕组对大轴的绝缘电阻。在转子回路通入交流50 60V，记录电压、电流及其相位。（2）发电机短路试验：A、发电机短路特性试验是发电机的基本运行试验项目，它是指发电机在额定转速下，当定子电压为零时，定子的短路电流与转子激磁电流之间的关系曲线。这时发电机的磁路处于不

19、饱和状态，短路特性曲线是一条直线。如下图:B、试验步骤如下：发电机定子测温装置投入运行。在整个试验过程中，应有专人监视，如温度接近或超过厂家规定值，应立即报告试验负责人。试验过程中，超过额定电流的持续时间每次不得超过 15 秒，间隔时间不得小于 5 分钟。在发电机出线端或出口断路器的外侧处，用铜排将定子绕组三相对称短路。发电机驱动至额定转速（ 3000）转，保持不变，合上灭磁开关。慢慢调节励磁，逐渐增加定子电流，检查三相电流是否对称，若不对称，应停止试验查明原因。每增加额定定子电流的 20%，应停留片刻，同时读取各仪表读数，根据数据绘制出短路特性曲线。H、试验项目及程序（1）不同转速下测量发电

20、机转子绝缘电阻、交流阻抗及功率损耗。在下列转速下测量：0、 500、1000、1500、 2000、 2500、 3000 转/ 分。如某些中间转速振动较大或不稳定时，可越过几点。用 500V 兆欧表测转子绕组对大轴的绝缘电阻。在转子回路通入交流50 60V，记录电压、电流及其相位。（2）发电机短路试验：A、发电机短路特性试验是发电机的基本运行试验项目，它是指发电机在额定转速下，当定子电压为零时，定子的短路电流与转子激磁电流之间的关系曲线。这时发电机的磁路处于不饱和状态，短路特性曲线是一条直线。如下图:B、试验步骤如下：发电机定子测温装置投入运行。在整个试验过程中，应有专人监视，如温度接近或超

21、过厂家规定值，应立即报告试验负责人。试验过程中，超过额定电流的持续时间每次不得超过 15 秒，间隔时间不得小于 5 分钟。在发电机出线端或出口断路器的外侧处，用铜排将定子绕组三相对称短路。发电机驱动至额定转速（ 3000）转，保持不变，合上灭磁开关。慢慢调节励磁，逐渐增加定子电流，检查三相电流是否对称，若不对称，应停止试验查明原因。每增加额定定子电流的 20%，应停留片刻，同时读取各仪表读数，根据数据绘制出短路特性曲线。H、试验项目及程序（1）不同转速下测量发电机转子绝缘电阻、交流阻抗及功率损耗。在下列转速下测量：0、 500、1000、1500、 2000、 2500、 3000 转/ 分。

22、如某些中间转速振动较大或不稳定时，可越过几点。用 500V 兆欧表测转子绕组对大轴的绝缘电阻。在转子回路通入交流50 60V，记录电压、电流及其相位。（2）发电机短路试验：A、发电机短路特性试验是发电机的基本运行试验项目，它是指发电机在额定转速下，当定子电压为零时，定子的短路电流与转子激磁电流之间的关系曲线。这时发电机的磁路处于不饱和状态，短路特性曲线是一条直线。如下图:B、试验步骤如下：发电机定子测温装置投入运行。在整个试验过程中，应有专人监视，如温度接近或超过厂家规定值，应立即报告试验负责人。试验过程中，超过额定电流的持续时间每次不得超过 15 秒，间隔时间不得小于 5 分钟。在发电机出线

23、端或出口断路器的外侧处，用铜排将定子绕组三相对称短路。发电机驱动至额定转速（ 3000）转，保持不变，合上灭磁开关。慢慢调节励磁，逐渐增加定子电流，检查三相电流是否对称，若不对称，应停止试验查明原因。每增加额定定子电流的 20%，应停留片刻，同时读取各仪表读数，根据数据绘制出短路特性曲线。H、试验项目及程序（1）不同转速下测量发电机转子绝缘电阻、交流阻抗及功率损耗。在下列转速下测量：0、 500、1000、1500、 2000、 2500、 3000 转/ 分。如某些中间转速振动较大或不稳定时，可越过几点。用 500V 兆欧表测转子绕组对大轴的绝缘电阻。在转子回路通入交流50 60V，记录电压

24、、电流及其相位。（2）发电机短路试验：A、发电机短路特性试验是发电机的基本运行试验项目，它是指发电机在额定转速下，当定子电压为零时，定子的短路电流与转子激磁电流之间的关系曲线。这时发电机的磁路处于不饱和状态，短路特性曲线是一条直线。如下图:B、试验步骤如下：发电机定子测温装置投入运行。在整个试验过程中，应有专人监视，如温度接近或超过厂家规定值，应立即报告试验负责人。试验过程中，超过额定电流的持续时间每次不得超过 15 秒，间隔时间不得小于 5 分钟。在发电机出线端或出口断路器的外侧处，用铜排将定子绕组三相对称短路。发电机驱动至额定转速（ 3000）转，保持不变，合上灭磁开关。慢慢调节励磁，逐渐

25、增加定子电流，检查三相电流是否对称，若不对称，应停止试验查明原因。每增加额定定子电流的 20%，应停留片刻，同时读取各仪表读数，根据数据绘制出短路特性曲线。用发电机电压检查励磁系统的 YJ 的动作值，复合电压闭锁的过电流保护装置的低电压继电器 1YJ 动作值，检查 10500 时负序电压继电器的不平衡电压与反送电中测得的数值进行比较，应无大的差别。发电机空载时轴电压的测量。测量发电机大轴两侧电压，有绝缘的轴承与大轴间的电压，及大轴对地的电压。见图（ 4）：1) 、测轴电压应分别在空载额定电压时及带负荷后测定；2）、测量轴承支架与底座的电压 U2，在测量时应把轴承与轴间的油膜用铜刷短路。3）、测

26、量用的电压表应尽量选择内阻大的电压表，以减少对被测回路的影响。4）、由于测量时在高转速转动的发电机上进行，要特别注意安全，尤其要防止发生卷轧事故。5）、 U1=U2 说明轴承绝缘良好，U1U2 且超过 U2 值的 10%，则说明轴承绝缘不良，U1U2 说明测量不准确，应重新测量。6）、测量轴电压的目的是通过测量比较发电机轴两端的电压，轴承与底座之间的电压来判断运行中轴承绝缘好坏，以防止轴电流形成的可能，损坏轴承及油质劣化。发电机电压升至 10500V 时，跳开灭磁开关，测量发电机定子开路时的灭磁时间常数。试验接线图见图（ 5）测量发电机残压。首先在电压互感器二次测量，如换算到一次电压不超过50

27、0V时，可直接在母线上测量。做发电机空载特性试验应注意的事项发电机的继电保护装置应全部投入运行状态，并且应作用于能够跳开灭磁开关。强励装置和自动电压调节装置不应投入状态。试验用的仪表准确度应不低于 0.5 级。在试验中，当调节励磁电流时，只能向一个方向调节，在调节过程中不得向反方向操作，否则，将影响试验的准确性。五、发电机的并网A、准同期并网方法及优缺点：准同期并网是手动操作，操作是否顺利与人员的经验有很大关系。为防止不同期并网，以下三种情况不准合闸并网。（1）当同期表旋转过快时，说明待并发电机与系统频率相差太大。（2）当周期表指针出现跳动现象时，不准合闸。有可能同期表内部有可能卡针现象，反映

28、不出正确的并列条件。（3）如同期表指针停在同期点上不动，此时也不能并网，这是因为短路器合闸过程中，如系统或待并发电机的频率突然变动，就有可能使短路器正好合在非同期点上。B、准同期并网的步骤如下：一台未投入系统并网运行的发电机与系统中其他发电机是不同步的，这样的发电机稳定性差。一般发电机应并网，发电机并网有四个条件： 1、待并发电机电压与母线电压的幅值相等。 2、待并发电机频率与母线频率相同。 3、发电机相序与电网相同。 4、并网开关合闸时，待并发电机与母线电压间的瞬时相角差应为零。发电机并网前要进行假同期并列，检查好母线侧电压相序，不合并网断路器隔离刀闸，投入发电机的保护，在发电机侧PT 与母线侧 PT 二次同名相之间接 0300V 的交流电压表，合灭磁开关，将发电机电压频率调至额定值，这时观察电压表，应周期性的由零伏至线电压之间变化。同时观察同步表在转到 12 点时，这时的电压表指示为零。同步表在 6 点时电压表为最大值。同时观察同步继电器 TJJ，电压表为零时接点通，电压表有值时断开。一切正常后，观察同步表指针（顺时针转动）时说明发电机频率比系