火力發(fā)電廠電氣系統(tǒng)調試

1、 一 調試概述1 調試概念及內容火電廠電氣調試工作的主要任務是：當電氣設備的安裝工作結束以后，按照國家有關的規(guī)范和規(guī)程、制造廠家技術要求，逐項進行各個設備調整試驗，以檢驗安裝質量及設備質量是否符合有關技術要求，并得出是否適宜投入正常運行的結論。電氣調試的主要內容是：對電廠全部電氣設備，包括一次和二次設備，在安裝過程中及安裝結束后的調整試驗；通電檢查所有設備的相互作用和相互關系；按照生產工藝的要求對電氣設備進行空載和帶負荷下的調整試驗；調整設備使其在正常工況下和過度工況下都能正常工作；核對繼電保護整定值；審核校對圖紙；編寫廠用電受電方案、復雜設備及裝置的調試方案、重要設備的試驗方案及系統(tǒng)啟動方案

2、；參加分部實驗的技術指導；負責整套啟動過程中的電氣調試工作和過關運行的技術指導。為使調試工作能夠順利進行，調試人員事前應研究圖紙資料、設備制造廠家的出廠試驗報告和相關技術資料，了解現場設備的布置情況，熟悉有關的電氣系統(tǒng)接線等。除此以外，還要根據有關規(guī)范和規(guī)程的規(guī)定，制定設備的調試方案，即調試項目和調試計劃。其中調試項目包括：不同設備的不同的試驗項目和規(guī)范要求，并在可能的情況下列出具體的試驗方法、關鍵的試驗步驟、詳細的試驗接線以及有關的安全措施等。調試計劃則包括：全廠調試工作的整體工作量，具體時間安排，人員安排，所需實驗設備、工機具以及相關的輔助材料等。全廠電氣設備的單體調整和試驗；配合機械設備

3、的分部試運行；還有全廠總的系統(tǒng)調試是火電廠整體啟動不可分割的三個重要環(huán)節(jié)。在每個環(huán)節(jié)當中，電氣調試則總是調試啟動的先鋒，沒有全廠廠用電的安全運行，全廠的分部試運行就無從談起，更沒有可靠的系統(tǒng)調試運行。因此，火電廠廠用電調試組織的好壞與否，將是直接影響全廠系統(tǒng)調試的關鍵。2 調試工作的組織形式1）按專業(yè)分儀表調校組（負責現場安裝的儀表的校驗和調整，試驗用0.5級儀表的校驗和調整）。高壓試驗組（負責電氣設備的絕緣試驗和特性試驗等工作）繼電保護組（負責繼電保護的校驗和整定工作）二次調試組（負責校對圖紙、查對接線、回路通電試驗及操作試驗等工作）2）按系統(tǒng)分廠用電機組；變壓器組；發(fā)電機組等。每個組的工作

4、任務均包括：儀表、高壓、繼電保護、二次調試等的調試工作。但是以上兩種方式并不是一成不變的，往往根據調試人員的水平、工期的長短等而有所改變，目的是更好地完成全廠的電氣調試任務。 對于調試人員的培訓，可按"多能一專"的原則進行。3）調試工作的安全工作電氣調試工作大多是帶電工作，因此要特別注意人身和設備的安全。具體的要求如下：電氣調試人員要定期學習水利電力部頒發(fā)的電業(yè)安全工作規(guī)程。學習急救觸電人員的方法。認真執(zhí)行試驗方案，并學習反事故措施。電氣工作必須有二人及以上人員共同配合工作。調試人員使用的工具必須絕緣良好，且工作人員穿戴相應的絕緣用品。任何回路、設備未經調試不得送電投入運行

5、，并在相應回路掛明顯的標識牌。實驗設備的容量、儀表的量程必須事先考慮合適。高壓試驗應設隔離帶，接地線連接可靠。試驗結束后需要放電的應充分放電。二次調試要避免互感器二次側電流回路開路和電壓回路短路，在各個回路事先絕緣合格的情況下才能通電試驗。二 電氣設備試驗1 電氣設備的絕緣試驗設備絕緣試驗的目的，是檢驗電氣設備長期在額定電壓下運行時的絕緣性能的可靠程度，以及在承受短時的過電壓時，不至于發(fā)生有害的局部放電或造成設備的絕緣損壞。絕緣試驗大致可分為絕緣特性試驗和絕緣強度試驗。絕緣特性試驗可分為：1）絕緣電阻試驗；2）介質損耗角正切值試驗；3）變壓器絕緣含水量測試。其目的，是初步衡量設備的絕緣狀況的好

6、壞程度。絕緣強度試驗可分為：1）直流耐壓試驗；2）交流耐壓試驗；3）沖擊電壓試驗。其目的，是檢驗設備的絕緣對于工頻電壓，雷電沖擊波電壓，操作沖擊波電壓等，是否具有規(guī)定水平以上的絕緣程度。交流耐壓試驗是發(fā)電機、變壓器、高壓斷路器等高壓設備絕緣試驗中一項關鍵性試驗，是對被試物施加一個高于運行中可能遇到的過電壓數值的交流電壓，并經歷一段時間，以檢驗設備的絕緣水平。由于交流耐壓試驗的試驗電壓一般比運行電壓高出很多，對絕緣不良的被試物來說，是一種破壞性試驗，因此進行此試驗前，應首先進行絕緣電阻和吸收比測量，進行直流泄漏和直流耐壓試驗等，初步檢查設備絕緣情況。若發(fā)現絕緣受潮或有缺陷時，應進行干燥和缺陷處理

7、后，再進行交流耐壓試驗。交流工頻耐壓試驗的典型接線如圖1所示。當試驗電壓較高時，可用兩臺試驗變壓器串聯(lián)接線，如圖2所示。 試驗變壓器的容量可根據以下兩個原則選擇：a）試驗變壓器高壓側電壓應不低于被試物的最高額定電壓；b）額定電流應不低于被試物的最大電容電流。電容電流可根據下式進行估算：I=2fCxU×10-6 （A）式中:I-試驗時被試物的電容電流A； Cx-被試物本身的對地電容F； U-試驗電壓V； f-試驗電源頻率HZ。試驗變壓器的容量S，可按照下式計算：S2fCxU2×10-9 （KVA）2 繼電保護裝置調試試驗1）繼電保護配置機組在繼電保護總體配置時，著重考慮最大限

8、度地保證機組安全和最大限度地縮小故障破壞范圍，盡可能避免不必要的突然停機，對某些異常工況采用自動處理，特別是要避免保護裝置的錯誤動作和拒絕動作。因此，保護裝置在調試過程中，要求做到保護裝置動作的準確性、可靠性和靈活性。中小型火電廠的繼電保護配置主要可分為三部分。 距離保護裝置、自動重合閘裝置、線路縱差保護裝置等，用于輸電線路保護；差動保護裝置、功率方向保護裝置、轉子接地保護裝置、低周減載裝置、過電流保護裝置等，用于發(fā)電機-變壓器-斷路器等設備的保護?？v聯(lián)差動保護裝置、電流速斷和過電流保護、低電壓保護、反時限過電流等，用于廠用電和廠用電動機保護。2）差動保護裝置調試差動保護裝置是發(fā)電機-變壓器組

9、用于內部故障時，切除外部電源而經常采用的主要保護裝置。針對現場安裝和調試情況，對差動回路的接線和裝置調試，應著重注意以下幾個問題： 差動回路中電流互感器的變比配合電流互感器的配合，應滿足當正常運行或外部短路時，電源側二次電流與負荷側二次電流應相等或近似相等。它們的近似關系如下：n2=k 2/k 1·K·n1式中： K-變壓器變比； n1 、n2-高低壓電流互感器變比；k 1 、k 2-高低壓側電流互感器接線系數（星形接線等于1，三角形接線等于1.732）。差動保護中的相位補償一般電力變壓器多為Y/-11組接線，即低壓側電流相位比高壓側超前300。因此，差動回路各側的電流互感

10、器接線應當補償變壓器組別造成的相位差。一般側接線的低壓側電流互感器采用Y形接線，而Y形接線的高壓側電流互感器采用形接線，取IA=Ia-Ib、IB=Ib-Ic、IC=Ic-Ia ，則相位正好得到補償。其接線和向量圖如圖3。 差動保護的極性關系差動回路的電流互感器的接線極性應滿足當內部故障時，各側打開互感器的二次電流經中線形成回路，或者各側電流互感器的二次電流變成同方向，疊加后的總的二次電流，應大于任何一側的二次電流，且全部流經差動繼電保護裝置。正常運行或外部故障時，各側電流互感器的二次電流按相別自成環(huán)流，中線上只有不平衡電流，或者電源側與負荷側電流互感器二次電流相位相差180°。示意圖

11、如圖4。差動保護的接地點和電動機保護回路調相在差動保護的二次電流回路中，只允許有一個接地點，以防止地電流流入保護裝置。此接地點一般在保護屏端子排上。對于電動機的差動保護，首先要檢查電動機動力電纜相序的正確性。如果電動機反轉，需要進行調相時，中性點的電纜也要隨之倒換，否則差動回路的電流互感器的接線將會出現錯相問題。差動保護裝置校驗時的要求校驗差動保護裝置,電源要求沒有高次諧波干擾的穩(wěn)壓直流電源和工頻交流電源；要求測量儀表精度至少在0.5級以上，毫伏電壓表要求采用高內阻電壓表；測量整組伏安特性時，要求通入繼電器的電流應平穩(wěn)上升，不能來回擺動，通入的電流應達到300安匝以上；當被保護的變壓器空載投入

12、或者被保護電動機啟動五次以上，差動保護裝置不應該發(fā)生誤動；當被保護設備帶上一定滿負荷時，流入差動裝置的各側電流的相量六角圖應滿足要求，用高內阻電壓表測量執(zhí)行元件線圈上的不平衡電壓，不應大于150mV。3 其他電氣設備試驗項目發(fā)電廠電氣設備試驗很多，如發(fā)電機、變壓器的其他靜態(tài)試驗和動態(tài)試驗；電動機動靜態(tài)試驗；高壓斷路器試驗；電流、電壓互感器試驗；電纜試驗；絕緣油試驗；電容器、避雷器試驗；高壓母線試驗；接地電阻試驗等。具體的試驗要求可以根據電氣裝置安裝施工電氣設備交接試驗標準GB50150-91中相應篇章所要求的項目進行。三 廠用電系統(tǒng)受電1 廠用電受電的方式1）新建電廠廠用電的正式電源要從系統(tǒng)電

13、網送來，經高壓變壓器送到高壓備用段，再由低壓備用變壓器送往各個低壓系統(tǒng)，從而為廠用輔機提供啟動電源。如果升壓站工程因故不能按期竣工，而汽機、鍋爐的附屬設備要進行分部試運行，也可利用合適的臨時電源先對新建電廠的廠用電系統(tǒng)進行受電。2）擴建電廠由于老廠廠用備用電源已經正常運行，可以將廠用備用電源送到新建機組，為擴建電廠廠用輔機提供啟動電源。2 廠用電受電前要完成的工作1）制定受電范圍，并明確提出投產范圍。2）所有相關的土建工程已經結束，并經過業(yè)主、安裝、和土建三方驗收合格。3）所有列入受電范圍的一次、二次電氣設備，已經全部安裝完畢并經過質量檢測部門驗收合格，由調試單位按照交接驗收規(guī)范的規(guī)定進行電氣

14、試驗，并提供試驗報告。4）將要受電的設備的繼電保護已經按照有關部門提供的整定值整定完畢，并提供相應的試驗報告。5）受電部分和施工部分已經隔離，并掛有明確的帶電標識牌。6）受電程序方案和受電的設備編號、有關圖紙、運行規(guī)程等都已準備齊全。7）受電部分的照明、通訊以及消防設施可以正常投入使用，各項安全措施已經制定。8）各個調試組已經建立，并進行上崗學習。3 制定系統(tǒng)受電方案對新建火電站來說，系統(tǒng)受電也就是，系統(tǒng)經過升壓站從局域電網倒送受電。它不但為電廠廠用電部分提供電源，而且也是日后發(fā)電機向外輸電的通道。制定系統(tǒng)受電方案主要分為系統(tǒng)受電前的調試工作方案和倒送電方案。1）受電前的調試工作線路本側和對側

15、的聯(lián)合調試（主要是指線路的高頻保護）線路參數試驗（一般由線路施工單位負責進行）升壓站母線差動保護的檢查升壓站各個高壓設備的試驗和調試（主要包括：變壓器、高壓斷路器、電流互感器、電壓互感器等設備的調試試驗） 載波通訊、微波通訊的聯(lián)合調試（一般由線路施工單位負責進行）有關廠用電系統(tǒng)的一次設備的檢查和試驗廠用電設備的二次回路調試檢查2）系統(tǒng)受電方案系統(tǒng)受電的一次系統(tǒng)圖（標明設備編號、有關接地點等）開列主要受電設備清單新建線路首次受電方案升壓站母線及其設備受電方案升壓站PT核對相序方案高壓廠用變沖擊合閘方案對6KV母線充電、并檢查核對相序方案對0.4KV母線充電并核對相序方案在一定負荷下檢查CT二次回

16、路接線及其相位方案4 廠用點受電時可能出現的異?，F象廠用電受電時經常出現的異?，F象是由于切合空載母線時母線電容與電壓互感器的電感形成鐵磁諧振而發(fā)生的過電壓現象。如圖7、圖8。 圖5 110V母線一次圖 圖6 諧振電壓波形示意圖圖5是110KV母線分段運行的情況。電源A送至一段母線，電源B送至二段母線。當斷路器1DL斷開時，曾經出現一段母線電壓接地信號，母線電壓由115KV上升到118KV，而二段母線電壓則指示正常。分析原因是由于1DL斷口電容與該段PT發(fā)生諧振，從而使一段電壓升高。諧振電壓波形如圖6所示。解決問題的辦法是：在該段PT剩余電壓繞組的出口串接一個大小合適的電阻，諧振現象即可消失。四

17、 機組整套啟動1 啟動前的準備工作1）編寫機組整套啟動調試方案，并提交啟動委員會批準。在啟動方案中，應明確指出整套啟動負責人、運行負責人、檢修負責人，排出機組啟動試運期間值班人員名單。2）提交各個系統(tǒng)分部試運的試驗報告，并對其安裝質量和試驗調試結果進行檢驗，檢驗結果符合國家有關規(guī)范的規(guī)定。3）提交機組啟動過程中的專業(yè)試驗方案，并明確試驗接線和所用試驗儀器，準備試驗表格和發(fā)電機、變壓器、勵磁機等大型設備的出廠試驗報告及特性曲線，以備試驗時進行查對。4）啟動前應測量電氣主要設備的絕緣，如發(fā)電機轉子和定子繞組，勵磁機定子和轉子繞組，主變壓器各側繞組，發(fā)電機-變壓器組聯(lián)絡母線，廠用工作變壓器各側繞組和

18、電壓互感器等的絕緣電阻等，均應合格。5）安裝單位應按照調試大綱的要求，提前裝好發(fā)電機短路排，準備單相、三相接地用接地線至少各一副。6）機組運行人員已經上崗，并保證電氣各個車間通訊和照明完好，消防設施已經投入使用。2 發(fā)電機-變壓器組在啟動過程中的試驗1） 發(fā)電機低速情況下試驗在發(fā)電機低速情況下（4001200r/min），可以檢查勵磁機的性能，即檢查直流勵磁機的自勵性能和輸出端子的極性，檢查交流勵磁機，當外加直流勵磁時的輸出電壓是否滿足要求。還可以利用發(fā)電機的殘壓核對發(fā)電機的相序。 當發(fā)電機轉速穩(wěn)定在3000r/min時，可以進行勵磁機空載特性試驗，但必須注意檢查勵磁回路，主勵開關必須在斷開位

19、置。2）發(fā)電機-變壓器組在短路情況下的試驗發(fā)-變組短路狀態(tài)下試驗的目的是，再一次檢查電流回路的完整性極其相序、相位的正確性；錄制短路特性；用一次電流檢驗繼電保護回路的正確性；在額定電流下進行短路滅磁，錄取此時的時間常數，檢驗滅磁開關的性能等。錄取三相短路特性 短路點可以在發(fā)電機出口短路，也可以在主變壓器出口短路。緩慢升高發(fā)電機的定子電流，上升到額定電流為止，可以測量4、5點，并記錄定子三相電流的標準表、盤表，勵磁電流標準表、盤表，勵磁電壓標準表、盤表，勵磁機勵磁電流，勵磁電壓表，以及橫差保護電流回路中的不平衡電流等。根據記錄數據，立即繪出短路特性曲線和勵磁機負載特性曲線，并與設備制造廠家進行比

20、較，如果誤差過大，應查明原因，并進行處理。檢查繼電保護回路的正確性檢查的重點應放在對發(fā)-變組差動保護回路的檢查，當發(fā)電機定子電流 增加到額定值，分別檢查差動回路兩端電流互感器二次電流，并測量不平衡電流，或者用高內阻電壓表測量差動繞組上的不平衡電壓。同時測量并畫出電流向量六角圖。 還可以通過短接一組電流互感器二次繞組，檢查差動回路接線的正確性。此時注意斷開差動保護裝置的保護出口壓板，并測量差動繞組上的電壓值。如果有條件的話，還可以通過短接一次回路的方法，即分別短接發(fā)電機出口和變壓器出口一次母線，來模擬內部短路故障和外部短路故障，從而檢驗差動裝置的正確性和可靠性。測量定子短路狀態(tài)下的滅磁時間常數此

21、試驗的主要目的是在測量短路時的滅磁時間常數，同時檢查自動滅磁開關的工作情況。試驗時先將定子勵磁到額定電流，然后啟動示波器，隨即斷開自動滅磁開關，同時進行錄波。應錄的波形為定子電流、轉子勵磁電壓，轉子勵磁電流。試驗后注意檢查自動滅磁開關消弧觸頭和主觸頭的情況，滅磁電阻是否完好，有無燒損的地方。另外，還要檢查滅磁曲線的好壞，判斷自動滅磁開關的性能。 3）發(fā)電機-變壓器組開路情況下的試驗試驗的主要目的：檢查發(fā)電機電壓回路；錄制發(fā)電機空載特性；繼電器動作檢查；錄制發(fā)電機變壓器組的空載特性等。電壓回路的檢查利用手動調節(jié)勵磁，將發(fā)電機電壓分別升高到將近額定電壓的三分之一、五分之一處停下，分別檢查各個帶電設

22、備有無異常情況，并測量發(fā)電機電壓互感器二次電壓的幅值和相序，一切正常后，再將發(fā)電機電壓升到額定值，并對帶電設備再進行檢查和測量。 錄制發(fā)電機空載特性錄取空載特性時，必須讀取定子三相電壓、轉子電壓、轉子電流、勵磁機電壓和電流等，監(jiān)視發(fā)電機出口電壓互感器的開口三角形電壓和發(fā)電機橫差保護電流互感器的二次電流。合上滅磁開關增加勵磁，在發(fā)電機電壓上升的過程中，分幾點讀取各個數值，直到發(fā)電機定子電壓升到1.3倍額定電壓。根據規(guī)范對發(fā)電機進行5min匝間耐壓試驗，然后分幾點下降讀值。根據采集的數據，畫出發(fā)電機空載特性。 檢查繼電保護回路當發(fā)電機電壓逐漸升高時，注意觀察發(fā)電機電壓回路繼電器的動作值，當發(fā)電機電

23、壓下降時，注意觀察繼電器的返回值；當發(fā)電機電壓達到額定時，測量負序電壓濾過器輸出的不平衡電壓及斷線閉鎖繼電器的不平衡電壓。重點檢查的繼電器有：所有電壓繼電器、失磁保護繼電器、低電壓過流保護回路、強勵回路繼電器、負序繼電器等。在發(fā)電機升壓過程中，還可以進行發(fā)電機定子一點接地保護試驗。試驗是在發(fā)電機中性點上接上一根接地線來模擬發(fā)電機中性點接地，然后增加勵磁，直到定子一點接地保護動作后，再將電壓將到零。 錄制發(fā)電機變壓器組的空載特性此項目是在變壓器零起升壓過程中，同時讀取幾點數值，試驗過程和發(fā)電機空載特性相仿。但發(fā)電機電壓只升到1.1倍額定電壓，同時讀取發(fā)電機電流，即變壓器的勵磁電流值。同時注意檢查

24、變壓器的運行情況。4）自動勵磁調節(jié)器在整套啟動時的試驗其主要試驗項目為：自勵恒壓系統(tǒng)模擬試驗（當采用時）；自勵恒壓系統(tǒng)閉環(huán)試驗（當采用時）；勵磁調節(jié)器模擬試驗；勵磁調節(jié)器閉環(huán)試驗（階躍響應，頻率特性，調節(jié)器互相切換等）；帶負荷后的試驗（檢查整流柜均流均壓情況，檢查低勵限制單元，檢查調差裝置的接線等）；甩負荷試驗等。 由于各個廠家產品的性能不盡相同，這里不再詳述。一般的試驗規(guī)則大都是，先手動調節(jié)勵磁調節(jié)器進行勵磁，待發(fā)電機的特性試驗作完以后，再作勵磁調節(jié)器在自控方式下的各項試驗。3 發(fā)電機變壓器組的并網發(fā)電機與系統(tǒng)并列時，應符合三個條件：發(fā)電機電壓與系統(tǒng)電壓相近；發(fā)電機頻率與系統(tǒng)頻率相近；發(fā)電機

25、相序與系統(tǒng)相序相符。發(fā)電機要進行并列，一般經過以下幾個程序：定相；假同期；手動準同期并網；自動準同期并網。1）定相單元機組的一次系統(tǒng)圖如圖7所示，段為工作母線，為備用母線。定相順序為： 圖7 單元機組系統(tǒng)圖 圖8 廠用電一次系統(tǒng)圖使系統(tǒng)備用母線處在備用狀態(tài)，并檢查廠用工作變低壓側斷路器在斷開位置。發(fā)電機升壓到額定電壓，并合上斷路器DL1，使備用母線帶電。檢查電壓互感器YH1和YH二次電壓相序正確。在同期裝置的端子排上，檢查系統(tǒng)電壓U和發(fā)電機電壓U應滿足：Uab=Ubc=全值；Uab=Ubc=全值；Uaa=Ucc0。在主控室合上DL1用的同期開關，將同期裝置投入，觀察同期表指示在同期位置，同期閉

26、鎖繼電器在閉合位置。將發(fā)電機電壓降為零，斷開斷路器DL1合隔離刀閘GK5。合上斷路器DL，將系統(tǒng)電壓送到備用母線上。在相同位置檢查YH二次電壓相序正確，并與項測量的一致。在同期裝置取樣的系統(tǒng)電壓合發(fā)電機電壓上各接一塊300V電壓表，以測量電壓系統(tǒng)電壓與發(fā)電機電壓之間的Uaa和Ucc。將發(fā)電機電壓升到額定值，合上DL1同期開關，投入同期裝置的同期表，觀察同期表的指示和電壓Uaa、Ucc的變化。同期表指示為00時，Uaa、Ucc均為0V，同期閉鎖繼電器閉合；當同期表指示為1800 時，Uaa、Ucc 均為最大，同期閉鎖繼電器斷開。2）假同期由于是第一次并列，操作人員通過假同期來熟悉設備。順序如下：

27、檢查發(fā)電機出口隔離開關GK5 在斷開位置并加鎖。手動調節(jié)發(fā)電機電壓，使其與系統(tǒng)電壓相等；用電動調節(jié)汽輪機轉速，使發(fā)電機頻率略高于系統(tǒng)頻率。當同期表指針轉動速度大約為8s/周時，根據DL1的合閘時間，在同步點的越前位置，成功合上DL1。如此操作2次，試驗結束。降低發(fā)電機電壓，斷開滅磁開關。3）手動準同期并網試驗將發(fā)電機出口隔離刀閘GK5合上，按照假同期的順序，用手動的方式，將發(fā)電機并入系統(tǒng)。4）自動準同期并網試驗裝有自動準同期裝置的電廠，在手動準同期將發(fā)電機并網以后，再將發(fā)電機解列，然后進行自動準同期裝置的試驗。具體項目為：將發(fā)電機電壓調整到高于或低于系統(tǒng)電壓，檢查裝置自動調壓的性能。 將汽輪機轉速調整到高于或低于系統(tǒng)頻率，檢驗裝置自動調頻的特性。檢查自動準同期裝置的合閘功能，同時測定裝置的越前時間。4 發(fā)電機帶負荷后的試驗1） 測量電流回路的向量圖。2） 檢查各種帶方向性的繼電器（逆功率、失磁等）的接線。3） 測量差動