挂治电厂#3发电机组空载特性试验与分析

马开科 王智祥 朱盛

摘 要：发电机的空载特性是发电机运行特性中一个很重要的特性，本文从发电机空载特性试验的目的、方法及注意事项出发，结合挂治水电厂#3机组A级检修后进行了发电机空载特性试验，并对试验数据进行了分析。

关键词：挂治水电厂；空载特性；励磁试验

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.161

1 概述

同步发电机的空载特性是发电机运行特性中一个很重要的特性， 它不但可以反映出发电机设计是否合理， 而且直接影响着发电机的其他特性， 并且与其他特性相配合还可以计算出发电机的同步电抗等一些重要参数。此外， 通过发电机的空载特性试验也可以发现励磁系统中存在的故障。因此， 发电机的空载特性试验一直是机组大修或是小修后发电机的一个重要试验。

当同步发电机运行于额定转速n= nN ， 发电机的定子电流为零时I g= 0， 即是空载运行。此时如果改变发电机的励磁电流I f ， 则气隙中的旋转磁通以及电枢绕组中感应的电势E0 都随着改变。空载特性就是在发电机空载运行时， 不同励磁电流I f 和产生的空载电势E0 之间的关系， 即E0=f （ I f） 曲线。

2 发电机的空载特性

发电机空载特性试验属于发电机的特性和参数试验，它与预防性试验的目的不同。这类试验是为了了解发电机的运行性能、基本量之间的关系的特性曲线以及被发电机结构确定了的参数。空载特性是指发电机以额定转速空载运行时，其定子电压与励磁电流之间的关系。它的用途很多，利用特性曲线，可以断定转子线圈有无匝间短路，也可判断定子铁芯有无局部短路，如有短路，该处的涡流去磁作用也将使励磁电流因升至额定电压而增大。此外，计算发电机的电压变化率、未饱和的同步电抗，分析电压变动时发电机的运行情况及整定磁场电阻等都需要利用空载特性。

3 发电机空载特性试验方法及注意事项

挂治水电厂励磁系统采用的广州擎天电气实业有限公司生产的EXC9000自并励励磁系统，该系统采用了A、B两套自动调节通道及一套手动调节C通道，正常运行时为自动通道运行。挂治水电厂#3机组空载特性试验时，先将发电机组开至空转，起励电源采用厂用直流系统220V电源，励磁系统采用A套自动调节通道运行，在励磁调节柜触摸屏上设置零起升压投入功能，按“增磁”按钮缓慢的将发电机机端电压从零依次增至110%额定电压，每增加10%作为一个数据记录点，将所有记录点绘制一条曲线作为发电机空载特性试验的上升曲线。当电压增至110%额定电压时，“减磁”按钮缓慢的将发电机机端电压从110%依次减至0，每减10%作为一个数据记录点，将所有记录点绘制一条曲线作为发电机空载特性试验的下降曲线。取发电机的空载特性试验的上升曲线和下降曲线作为发电机的空载特性曲线。

做发电机空载特性注意以下事项：

（1）发电机的继电保护装置应全部投入运行状态，并应作用于能够跳开灭磁开关。

（2）强励装置和自动电压调节装置不应处于投入状态。

（3）试验所用的分流器和表计的准确度不应低于0.5级。

（4）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。

4 挂治电厂#3机组试验步骤及试验数据

挂治水电厂#3机组A级检修完工后进行发电机空载特性试验的主要步骤如下：

（1）拉开#3发电机出口开关330；

（2）上位机开#3发电机至空转，保持额定转速不变；

（3）合上#3机灭磁开关QFG3；

（4）拉开励磁系统功率柜内脉冲切除开关，投入励磁系统风机电源，励磁系统控制电源，调节器电源，将励磁系统切至A通道运行；

（5）在励磁调节柜触摸屏上投入零起升压功能；

（6）在调节柜上按“增磁”按钮，每10%记录一次励磁电流与机端电压数据，直至机端电压增至110%UN；

（7）在调节柜上按“减磁”按钮，每10%记录一次励磁电流与机端电压数据，直至机端电压降至0；

（8）汇总数据，绘制发电机空载特性试验的上升曲线和下降曲线；

（9）绘制发电机空载特性曲线并与发电机制造厂家提供的空载特性曲线进行分析。

挂治水电厂#3机组空载特性试验数据记录如表1所示。

取#3发电机组励磁电流IL（A）与机端PT电压Ug（V）两组数据绘制发电机空载特性上升曲线、下降曲线，取上升曲线和下降曲线的平均值如图1。

5 结论

从上图可以看出，挂治电厂#3发电机组空载特性试验的上升曲线和下降曲线均较平滑，且做下降曲线时，下降曲线的下降趋势基本上按照上升曲线的轨迹进行，两条曲线基本上处于重合状态。取上升曲线和下降曲线的均值作为挂治电厂#3机组的空载特性曲线，与发电机制造厂家浙江富春江水电设备有限公司所提供的发电机空载特性曲线进行比较，数据基本一致，故该机组状况良好，可以进行下一步试验。

参考资料：

[1]DL/T489-2006 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置试验规程[S].

[2]挂治水电厂.励磁系统检修工艺规程[S].

[3]竺士章主编.发电机励磁系统试验[Z].