高壓發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的靜態(tài)試驗(yàn)方法
【摘 要】康明斯應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組采用alstom勵(lì)磁控制系統(tǒng),其具有操作簡(jiǎn)單,性能可靠等特點(diǎn)。該系統(tǒng)包括一個(gè)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)通道和一個(gè)手動(dòng)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)通道,在運(yùn)行時(shí)兩者互相跟蹤,保證通道切換時(shí)的平穩(wěn)性。勵(lì)磁系統(tǒng)作為應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的重要組成部分,在調(diào)試試驗(yàn)時(shí)應(yīng)充分驗(yàn)證各功能的正確性。康明斯公司在本文主要闡述了勵(lì)磁系統(tǒng)各控制板卡的靜態(tài)試驗(yàn)方法以及試驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)以達(dá)到驗(yàn)證了勵(lì)磁系統(tǒng)可用性的目的。
勵(lì)磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分,是供給同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源的—套系統(tǒng)。它一般由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩個(gè)主要部分組成。勵(lì)磁功率單元用于向發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)繞組提供直流電流,以建立直流磁場(chǎng);而勵(lì)磁調(diào)節(jié)器則用于在正常運(yùn)行或發(fā)生故障時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流,以滿足安全運(yùn)行的需要。
一、控制版卡靜態(tài)試驗(yàn)
1、電源卡a76
電源卡需要檢查在額定交流電壓輸入時(shí)其輸出的直流電壓是否滿足要求,同時(shí)要需要通過(guò)調(diào)整輸入交流電壓大小確定其輸出直流電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)試驗(yàn)得出:a76卡在交流電壓輸入45v左右開(kāi)始有直流電壓輸出,當(dāng)交流電壓輸入到達(dá)117v時(shí),a76卡的輸出達(dá)到最大值,即正負(fù)15v。
2、手動(dòng)設(shè)置卡測(cè)試
手動(dòng)設(shè)置卡的主要作用向手動(dòng)調(diào)節(jié)卡輸出勵(lì)磁電流參考值,所以試驗(yàn)時(shí)主要測(cè)量其輸出量uref,即其試驗(yàn)報(bào)告中的m1點(diǎn)。勵(lì)磁電流參考值uref的變化范圍為0v~3.3v(分別對(duì)應(yīng)于0%ifn和110%ifn),所以在調(diào)試時(shí)需要通過(guò)手動(dòng)按面板上的增減磁按鈕改變uref以確定該輸出的實(shí)際輸出范圍,通過(guò)測(cè)試我們得到的變化范圍為0v~3.298v。該板卡的另一項(xiàng)功能是在柴油機(jī)空載情況下起勵(lì)后需輸出一個(gè)預(yù)設(shè)值uref=1.44v,使發(fā)電機(jī)空載時(shí)機(jī)端為6.3kv,通過(guò)測(cè)試,我們得到的預(yù)設(shè)值為1.452v。
3、自動(dòng)設(shè)置卡測(cè)試
自動(dòng)設(shè)置卡的功能與手動(dòng)設(shè)置卡類(lèi)似,即向自動(dòng)調(diào)節(jié)卡輸出一個(gè)電壓參考值,其輸出uref的輸出范圍為4.5v~5.5v(分別對(duì)應(yīng)90%un和110%un),該范圍也是通過(guò)按面板上的增減磁按鈕看其變化范圍,通過(guò)測(cè)試,我們得到的實(shí)際變化范圍為4.50v~5.50v。與手動(dòng)設(shè)置卡類(lèi)似,自動(dòng)設(shè)置卡的另一項(xiàng)功能是在發(fā)電機(jī)起勵(lì)或者由手動(dòng)通道切換到自動(dòng)通道時(shí)向自動(dòng)調(diào)節(jié)卡輸出一個(gè)預(yù)設(shè)值5v(對(duì)應(yīng)于100%un),通過(guò)測(cè)試我們得到的結(jié)果為5.0v。
4、手動(dòng)調(diào)節(jié)卡測(cè)試
手動(dòng)調(diào)節(jié)卡的功能是通過(guò)比較勵(lì)磁電流采樣值經(jīng)轉(zhuǎn)換成電壓后的值與手動(dòng)設(shè)置卡輸出的考值uref進(jìn)行比較,根據(jù)其輸出值vc來(lái)調(diào)整整流橋可控硅的開(kāi)度達(dá)到調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流大小的目的。勵(lì)磁電流采樣值if的變化范圍為0v~-3v(分別對(duì)應(yīng)勵(lì)磁電流為0a和ifn=6.32a),經(jīng)過(guò)測(cè)試我們得到的實(shí)際變化范圍為-0.16v~-3.045v。
調(diào)節(jié)手動(dòng)設(shè)置卡的勵(lì)磁電流參考值至一個(gè)特定值,例如1.5v,根據(jù)估算,此時(shí)如果勵(lì)磁電流采樣值為3.2a時(shí),其對(duì)應(yīng)的if也大約為1.5v,此時(shí)手動(dòng)調(diào)節(jié)卡的輸出vc的值應(yīng)變化的較慢,即調(diào)節(jié)卡的調(diào)節(jié)力度較小,若此時(shí)減小勵(lì)磁電流值至2a,則調(diào)節(jié)卡的輸出應(yīng)快速向正值變化,當(dāng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流至大于3.2a的某一個(gè)值時(shí),調(diào)節(jié)卡的輸出應(yīng)快速向負(fù)值變化。通過(guò)試驗(yàn),調(diào)節(jié)卡的輸出大約變化范圍為-12.85~+14.45v,當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)該變化范圍大約為-1~+1之間。
5、自動(dòng)調(diào)節(jié)卡測(cè)試
自動(dòng)調(diào)節(jié)卡的功能是根據(jù)自動(dòng)設(shè)置卡給出的電壓參考值與機(jī)端電壓采樣值間的差值大小調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流大小從而改變機(jī)端電壓大小。自動(dòng)調(diào)節(jié)卡的測(cè)試項(xiàng)目包括vt和if。vt即機(jī)端電壓的采樣值應(yīng)為5v(即對(duì)應(yīng)于6.3kv),通過(guò)測(cè)試我們得到的實(shí)際值為4.96v,勵(lì)磁電流采樣值應(yīng)為3v(對(duì)應(yīng)于ifn=6.32a),實(shí)際得到的if為2.98v。
(1)自動(dòng)調(diào)節(jié)卡的過(guò)勵(lì)限制功能測(cè)試
過(guò)勵(lì)限制是當(dāng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流大于1.1倍額定勵(lì)磁電流時(shí),該功能觸發(fā),以降低a36輸出控制電壓vc1,從而降低勵(lì)磁電流值。在沒(méi)有機(jī)端電壓采集的情況下(即繼電保護(hù)測(cè)試儀沒(méi)有輸出)可以測(cè)得vc1的輸出大約為12.85v,此時(shí)用直流發(fā)生器模擬勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流,逐漸增大勵(lì)磁電流至6.3a左右,vc1的輸出保持穩(wěn)定,但會(huì)逐漸下降至大約8.2v左右,繼續(xù)增大至7a,vc1開(kāi)始持續(xù)下降并最終穩(wěn)定在-12.85,同時(shí)a36卡上的lim燈亮,說(shuō)明自動(dòng)調(diào)節(jié)卡上的過(guò)勵(lì)限制動(dòng)作,即驗(yàn)證了自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)卡的過(guò)勵(lì)限制功能以及其動(dòng)作值的正確性。
(2)自動(dòng)調(diào)節(jié)卡的強(qiáng)勵(lì)功能測(cè)試
在沒(méi)有機(jī)端電壓采樣的情況下,vc1的輸出大約為12.85v,此時(shí)用繼電保護(hù)測(cè)試儀向調(diào)節(jié)卡輸入約50v左右的電壓,然后調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流輸入至2.53a左右,此時(shí)可以看出vc1的輸出將穩(wěn)定在9.2左右,說(shuō)明此時(shí)需要增加勵(lì)磁電流。模擬勵(lì)磁電流至7.0a后,如上述一樣將發(fā)生過(guò)勵(lì)限制動(dòng)作,vc1將快速降低至-12.85。此時(shí)在繼保儀上模擬電壓突降,即將繼電保護(hù)測(cè)試儀輸出突然減少至30v左右,可以看出vc1的輸出瞬間增加到12.85,持續(xù)時(shí)間大約為5s,在強(qiáng)勵(lì)過(guò)程中可以看到過(guò)勵(lì)限制燈lim將熄滅。
6、低勵(lì)限制卡測(cè)試
低勵(lì)限制卡的功能是在發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行深度過(guò)大時(shí)將發(fā)電機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)拉回至低勵(lì)限制曲線的右方。低勵(lì)限制的的測(cè)試功能包括功率值采樣及低勵(lì)限制曲線的確定。
(1)功率采樣驗(yàn)證
功率值采樣需測(cè)試三個(gè)點(diǎn),即發(fā)電機(jī)發(fā)出純有功、發(fā)電機(jī)發(fā)出純無(wú)功及發(fā)電機(jī)吸收純無(wú)功。當(dāng)發(fā)電機(jī)吸收純無(wú)功時(shí),根據(jù)發(fā)電機(jī)的額定視在功率為7875kva。
所以在試驗(yàn)時(shí)用繼保儀向限制卡輸入三相57.74v正序電壓,保持b相相角為-120°,使繼保儀的電流輸入為b相交流電流4.5∠-30°,此時(shí)電流相角超前電壓相角90°,發(fā)電機(jī)吸收純無(wú)功。低勵(lì)限制卡上的idw電壓應(yīng)為-5.0v,試驗(yàn)時(shí)測(cè)得的實(shí)際電壓為-5.003v。同理,當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出純無(wú)功時(shí)保持電壓的幅值及相角不變,僅需改變電流相角至4.5∠-210°,此時(shí)電流相角落后于電壓相角90°,發(fā)電機(jī)發(fā)出純無(wú)功,測(cè)量點(diǎn)idw的理論值應(yīng)為+5.0v,實(shí)際試驗(yàn)的電壓為+5.0v。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出純有功時(shí),改變電流相角至4.5∠-120°,此時(shí)電壓與電流同相位,發(fā)電機(jī)發(fā)出純有功,測(cè)量點(diǎn)+5v,試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際測(cè)量值為+5.00v。
(2)低勵(lì)限制曲線的試驗(yàn)
在該發(fā)電機(jī)的低勵(lì)限制保護(hù)中,其限制曲線為一條直線,我們通過(guò)發(fā)電機(jī)p-q曲線上的兩個(gè)點(diǎn)確定該直線,其坐標(biāo)分別為(0,-6.057)和(3.17,-5.497)。
第一個(gè)點(diǎn)的驗(yàn)證只需模擬發(fā)電機(jī)發(fā)出純無(wú)功,直至限制卡上的lim亮起就說(shuō)明該值為實(shí)際的動(dòng)作值。用繼保儀輸出三相交流57.74v正序電壓,使ub=57.74∠-120°,使ib=0∠-30°,在保持電壓和電流相角均不變的情況下逐漸增大ib的幅值,即模擬此時(shí)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)在q軸上由零點(diǎn)逐漸向負(fù)值運(yùn)動(dòng),直至限制卡上的lim燈亮起。在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)我們得到的ib動(dòng)作值為3.47a,所以此時(shí)發(fā)電機(jī)的功率如下:
可以看出,實(shí)際的動(dòng)作值與理論動(dòng)作值基本一致。在第二個(gè)動(dòng)作點(diǎn)時(shí)發(fā)電機(jī)為輸出有功,吸收無(wú)功,所以電流相角應(yīng)超前電壓相角。在做試驗(yàn)時(shí)需保持ub=57.74∠-120°,ib=0∠-60°,然后逐漸增大ib的電流即可模擬發(fā)電機(jī)的視在功率s的運(yùn)行軌跡為一條直線,當(dāng)限制卡的lim燈亮起時(shí)即表明s的運(yùn)動(dòng)軌跡與低勵(lì)限制線相交。
發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)主回路圖
二、勵(lì)磁系統(tǒng)特性試驗(yàn)
1、參數(shù)設(shè)置
最大電壓:
設(shè)置范圍0~1000v,為儀器輸出的最高設(shè)置電壓,通常電壓設(shè)置值稍大于拐點(diǎn)電壓,這樣可以使曲線顯示的比例更加協(xié)調(diào),電壓設(shè)置過(guò)高,曲線貼近y軸,電壓設(shè)置過(guò)低,曲線貼近x軸。如果試驗(yàn)中電壓達(dá)到設(shè)定值,將會(huì)自動(dòng)停止升壓,以免損壞設(shè)備。
最大電流:
設(shè)置范圍0~20a,為儀器輸出的最高設(shè)置電流,如果試驗(yàn)中電流達(dá)到設(shè)定值,將會(huì)自動(dòng)停止升流,以免損壞設(shè)備。通常電流設(shè)置為1a,就可以測(cè)試到拐點(diǎn)值。
二次阻抗:
ct二次側(cè)阻抗,如果不知道具體參數(shù)可以設(shè)為0。
額定二次電流:
ct二次側(cè)額定電流,通常為1a或者5a。
使用旋轉(zhuǎn)鼠標(biāo)輸入設(shè)定值;選擇開(kāi)始,儀器開(kāi)始輸出電壓和電流并逐點(diǎn)繪制曲線;選擇返回,退回主菜單。
2、 開(kāi)始試驗(yàn)
在試驗(yàn)過(guò)程中,按下停止試驗(yàn),試驗(yàn)將會(huì)停止,調(diào)壓器回零。
當(dāng)儀器輸出的電壓值或電流值中的任何一個(gè)達(dá)到設(shè)定值時(shí),試驗(yàn)結(jié)束,調(diào)壓器回零。
參考gb 1207-2006、gb 1208-2006等標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),用于自動(dòng)測(cè)試,適用于實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。可自動(dòng)完成ct勵(lì)磁特性、ct變比、ct極性、ct比差、ct角差、ct一次通流、ct/pt交流耐壓的測(cè)試。
3、勵(lì)磁特性曲線界面
試驗(yàn)完畢后顯示勵(lì)磁特性曲線,右下方u和i為拐點(diǎn)值。
打 印:
打印勵(lì)磁特性曲線和數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)列表中兩條橫線內(nèi)為拐點(diǎn)值。
誤差曲線:
選擇5%誤差曲線或者10%誤差曲線,選定后進(jìn)入對(duì)應(yīng)誤差曲線界面。
數(shù) 據(jù):
顯示勵(lì)磁特性曲線的試驗(yàn)數(shù)據(jù)列表。
保 存:
保存當(dāng)前試驗(yàn)數(shù)據(jù),記錄可在數(shù)據(jù)查詢菜單中查看。
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