淺談應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn)

何洋　趙江　韓瑜

【摘 要】勵(lì)磁系統(tǒng)作為6.3kV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。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。

【關(guān)鍵詞】勵(lì)磁；ALSTOM；低勵(lì)

1 勵(lì)磁控制系統(tǒng)簡介

我廠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組采用ALSTOM勵(lì)磁控制系統(tǒng)，其具有操作簡單，性能可靠等特點(diǎn)。該系統(tǒng)包括一個(gè)自動電壓調(diào)節(jié)通道和一個(gè)手動勵(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)磁控制系統(tǒng)主要包括電源卡、手動設(shè)置卡、自動設(shè)置卡、手動調(diào)節(jié)卡、自動調(diào)節(jié)卡以及低勵(lì)限制卡。

2 勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)試

2.1 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)要需要通過調(diào)整輸入交流電壓大小確定其輸出直流電壓的對應(yīng)關(guān)系。通過試驗(yàn)得出：A76卡在交流電壓輸入45V左右開始有直流電壓輸出，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。

2.2 手動設(shè)置卡測試

手動設(shè)置卡的主要作用向手動調(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（分別對應(yīng)于0%Ifn和110%Ifn），所以在調(diào)試時(shí)需要通過手動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，通過測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，通過測試，我們得到的預(yù)設(shè)值為1.452V。

2.3 自動設(shè)置卡測試

自動設(shè)置卡的功能與手動設(shè)置卡類似，即向自動調(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（分別對應(yīng)90%Un和110%Un），該范圍也是通過按面板上的增減磁按鈕看其變化范圍，通過測試，我們得到的實(shí)際變化范圍為4.50V～5.50V。與手動設(shè)置卡類似，自動設(shè)置卡的另一項(xiàng)功能是在發(fā)電機(jī)起勵(lì)或者由手動通道切換到自動通道時(shí)向自動調(diào)節(jié)卡輸出一個(gè)預(yù)設(shè)值5V（對應(yīng)于100%Un），通過測試我們得到的結(jié)果為5.0V。

2.4 手動調(diào)節(jié)卡測試

手動調(diào)節(jié)卡的功能是通過比較勵(lì)磁電流采樣值經(jīng)轉(zhuǎn)換成電壓后的值與手動設(shè)置卡輸出的考值Uref進(jìn)行比較，根據(jù)其輸出值Vc來調(diào)整整流橋可控硅的開度達(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（分別對應(yīng)勵(lì)磁電流為0A和Ifn=6.32A），經(jīng)過測試我們得到的實(shí)際變化范圍為-0.16V～-3.045V。

調(diào)節(jié)手動設(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)，其對應(yīng)的IF也大約為1.5V，此時(shí)手動調(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。

2.5 自動調(diào)節(jié)卡測試

自動調(diào)節(jié)卡的功能是根據(jù)自動設(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。自動調(diào)節(jié)卡的測試項(xiàng)目包括VT和IF。VT即機(jī)端電壓的采樣值應(yīng)為5V（即對應(yīng)于6.3kV），通過測試我們得到的實(shí)際值為4.96V，勵(lì)磁電流采樣值應(yīng)為3V（對應(yīng)于Ifn=6.32A），實(shí)際得到的IF為2.98V。

1）自動調(diào)節(jié)卡的過勵(lì)限制功能測試

過勵(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。在沒有機(jī)端電壓采集的情況下（即繼電保護(hù)測試儀沒有輸出）可以測得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，但會逐漸下降至大約8.2V左右，繼續(xù)增大至7A，Vc1開始持續(xù)下降并最終穩(wěn)定在-12.85，同時(shí)A36卡上的LIM燈亮，說明自動調(diào)節(jié)卡上的過勵(lì)限制動作，即驗(yàn)證了自動電壓調(diào)節(jié)卡的過勵(lì)限制功能以及其動作值的正確性。

2）自動調(diào)節(jié)卡的強(qiáng)勵(lì)功能測試

在沒有機(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)生過勵(lì)限制動作，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)過程中可以看到過勵(lì)限制燈LIM將熄滅。

2.6 低勵(lì)限制卡測試

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)出純無功及發(fā)電機(jī)吸收純無功。當(dāng)發(fā)電機(jī)吸收純無功時(shí)，根據(jù)發(fā)電機(jī)的額定視在功率為7875kVA，其電流應(yīng)為：

I=■=4.51A

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)吸收純無功。低勵(lì)限制卡上的IDW電壓應(yīng)為-5.0V，試驗(yàn)時(shí)測得的實(shí)際電壓為-5.003V。同理，當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出純無功時(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)出純無功，測量點(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，測量點(diǎn)︳IW︳的理論值為+5V，試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際測量值為+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)出純無功，直至限制卡上的LIM亮起就說明該值為實(shí)際的動作值。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，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)際的動作值與理論動作值基本一致。在第二個(gè)動作點(diǎn)時(shí)發(fā)電機(jī)為輸出有功，吸收無功，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)動軌跡與低勵(lì)限制線相交。通過試驗(yàn)，我們得到的動作電流為3.64A，所以此時(shí)發(fā)電機(jī)的功率如下：

3 結(jié)束語

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，正確的試驗(yàn)方法能夠有效驗(yàn)證勵(lì)磁系統(tǒng)各功能的正確性，保證柴油發(fā)電機(jī)組的可靠性。通過本文對各勵(lì)磁控制板卡試驗(yàn)方法的詳細(xì)闡述可以在后續(xù)運(yùn)行期間勵(lì)磁卡件更換后的驗(yàn)證以及機(jī)組大修時(shí)的功能驗(yàn)證進(jìn)行參考，保證勵(lì)磁系統(tǒng)各功能的有效驗(yàn)證。