NJ水電站勵(lì)磁系統(tǒng)的安裝與調(diào)試概述

王世豪

摘 要：巴基斯坦Neelum-Jhelum（簡(jiǎn)稱NJ）水電工程位于巴基斯坦AJ&K省的Muzaffarabad地區(qū)，利用N、J兩河間長(zhǎng)隧洞形成420 m的水頭落差發(fā)電。該工程包括一座地下水電站和一座用來(lái)調(diào)峰的前池水庫(kù)，水電站裝設(shè)4臺(tái)單機(jī)容量265.5 MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，主要用于發(fā)電，兼有調(diào)峰作用。筆者曾經(jīng)歷過(guò)三峽、溪洛渡、NJ等大型水電站機(jī)電項(xiàng)目的安裝和調(diào)試，現(xiàn)針對(duì)NJ水電站勵(lì)磁系統(tǒng)安裝調(diào)試整理總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，希望對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)試人員及電站運(yùn)行和檢修人員具有一定的參考價(jià)值。在撰寫(xiě)此文的過(guò)程中，得到項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)和同事的大力協(xié)助和建議，在此致以衷心的感謝。

關(guān)鍵詞：勵(lì)磁；安裝；調(diào)試

中圖分類號(hào)：TV734.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）15-0177-02

巴基斯坦NJ水電站機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)采用全數(shù)字式自并勵(lì)靜止可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)，共四套。每臺(tái)機(jī)組的勵(lì)磁變壓器采用三個(gè)單相干式變壓器，晶閘管整流裝置采用三相晶閘管全控整流橋并聯(lián)構(gòu)成。晶閘管整流橋的并聯(lián)支路數(shù)按（1+1）完全冗余考慮，并聯(lián)支路數(shù)為2。發(fā)電機(jī)正常停機(jī)采用逆變滅磁，事故停機(jī)采用磁場(chǎng)斷路器和非線性電阻滅磁。

在勵(lì)磁系統(tǒng)交直流側(cè)及硅元件上均裝設(shè)過(guò)電壓保護(hù)裝置。每套勵(lì)磁系統(tǒng)采用兩套完全獨(dú)立的數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，它從電流、電壓互感器到晶閘管觸發(fā)脈沖的輸出以及供電電源，都為相互獨(dú)立的雙重化結(jié)構(gòu)。

1 安裝技術(shù)要求

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的程序和工藝進(jìn)行安裝，其質(zhì)量要求應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙、文件、勵(lì)磁系統(tǒng)合同文件和勵(lì)磁系統(tǒng)制造廠家所采用標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，同時(shí)還應(yīng)符合GB、DL、IEC等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

勵(lì)磁系統(tǒng)的結(jié)線完畢后進(jìn)行絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)有防止弱電設(shè)備損壞的安全技術(shù)措施。勵(lì)磁柜內(nèi)配線應(yīng)滿足如下要求：

①所有芯線與端子排的連接應(yīng)是牢固可靠的，備用芯線應(yīng)留有足夠的余量和長(zhǎng)度；②端子的連接不得超過(guò)2根導(dǎo)線；③強(qiáng)電和弱電布線應(yīng)分開(kāi)，以免互相干擾。走線應(yīng)力求整齊、美觀；④安裝記錄必須完整；⑤設(shè)備安裝完畢之后，必須得到監(jiān)理人的認(rèn)可，否則不得進(jìn)行調(diào)試、試驗(yàn)工作。

2 施工程序

勵(lì)磁系統(tǒng)安裝程序如圖1所示。

3 勵(lì)磁系統(tǒng)安裝

3.1 準(zhǔn)備工作

①收集與本工程有關(guān)的資料、文件、圖紙（包括合同文件、資料，設(shè)計(jì)文件、圖紙，設(shè)備廠家設(shè)計(jì)文件、圖紙等）并進(jìn)行整理；②查看了解安裝現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)接收時(shí)應(yīng)做好原始記錄以便完工后恢復(fù)原貌；③依據(jù)合同文件、圖紙編制施工技術(shù)措施并報(bào)監(jiān)理審批；④施工機(jī)具、材料等購(gòu)置與檢查。

3.2 埋件、設(shè)備支架制作與安裝

①埋件、設(shè)備支架制作按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行；②埋件、設(shè)備支架安裝前按設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诂F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行方位、高程、中心定位后，再進(jìn)行固定并檢查其高程、中心均符合設(shè)計(jì)要求；③按圖紙要求預(yù)埋盤(pán)柜、變壓器基礎(chǔ)槽鋼、接地引線、電纜管等，接地引線與基礎(chǔ)槽鋼相連。在埋件、設(shè)備支架上做上醒目的標(biāo)志以引起砼澆筑注意；④砼澆筑時(shí)應(yīng)監(jiān)視，砼澆筑完后應(yīng)再次檢查埋件、設(shè)備支架的方位、高程、中心應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

3.3 設(shè)備運(yùn)輸、卸車(chē)、就位

①勵(lì)磁盤(pán)、勵(lì)磁變壓器用汽車(chē)運(yùn)至廠房安裝間后，用廠內(nèi)橋機(jī)吊運(yùn)至相應(yīng)機(jī)組段轉(zhuǎn)運(yùn)就位；②設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)清點(diǎn)和開(kāi)箱檢查驗(yàn)收在監(jiān)理工程師、設(shè)備廠家代表到場(chǎng)的情況下進(jìn)行，設(shè)備開(kāi)箱、清理、核對(duì)裝箱清單，進(jìn)行詳細(xì)的外觀檢查，有無(wú)脫漆及外觀損壞，隨機(jī)資料是否完整，附件備件是否齊全等，并逐項(xiàng)填寫(xiě)檢驗(yàn)記錄。

3.4 設(shè)備的安裝

①設(shè)備安裝應(yīng)在土建完工驗(yàn)收合格后進(jìn)行，安裝場(chǎng)地干凈，無(wú)積水和雜物。勵(lì)磁變與勵(lì)磁盤(pán)可分別同時(shí)安裝；②變壓器就位時(shí)按設(shè)計(jì)圖紙確定的相序，根據(jù)封閉母線分支母線的中心坐標(biāo)，將勵(lì)磁變出線接口的中心與封閉母線分支母線的中心調(diào)整一致，然后把三個(gè)單相干式勵(lì)磁變二次連成三角形結(jié)線，安裝勵(lì)磁變附件；③勵(lì)磁變及其附件安裝好后進(jìn)行清掃，并根據(jù)合同要求進(jìn)行試驗(yàn)；④勵(lì)磁變壓器與分支母線和勵(lì)磁盤(pán)等設(shè)備連接須在各自高壓試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行；⑤勵(lì)磁變低壓側(cè)與勵(lì)磁盤(pán)連接應(yīng)正確、可靠，符合廠家及設(shè)計(jì)要求；⑥勵(lì)磁盤(pán)就位后一般采用螺栓或點(diǎn)焊固定，若焊接，則放焊后的部位要補(bǔ)漆，盤(pán)內(nèi)元器件安裝牢固可靠；滅磁開(kāi)關(guān)滅弧觸頭和主觸頭動(dòng)作順序正確、靈活，其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鎖扣機(jī)構(gòu)、滅弧系統(tǒng)安裝符合產(chǎn)品及訂貨要求；⑦開(kāi)關(guān)設(shè)備在調(diào)試前應(yīng)先檢查操作傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及桿件應(yīng)靈活無(wú)卡阻，然后再進(jìn)行操作調(diào)整，開(kāi)關(guān)經(jīng)調(diào)試后其操作特性應(yīng)符合產(chǎn)品的要求；⑧電纜敷設(shè)時(shí)其走向、排列方式滿足設(shè)計(jì)要求；⑨電纜按規(guī)定分層，屏蔽電纜不得與高低壓動(dòng)力電纜放在一起，強(qiáng)、弱電回路分開(kāi)敷設(shè)。電纜牌上的字要字跡清楚、耐久；⑩勵(lì)磁盤(pán)配線前查對(duì)芯線、套標(biāo)志，標(biāo)明回路號(hào)、端子號(hào)，字跡清晰、耐久。芯線與端子連接緊固，一個(gè)端子的一側(cè)只接一根芯線，備用芯線留足余量。電纜蔽屏層必須按要求可靠接地；{11}按設(shè)計(jì)圖紙和廠家說(shuō)明書(shū)要求，對(duì)設(shè)備及其接線進(jìn)行檢查，并保證接線的正確性；用兆歐表測(cè)量強(qiáng)電各分支電路的對(duì)地絕緣電阻。測(cè)量時(shí)，對(duì)其中的電容元件先短接，弱電回路接地；{12}按圖紙、說(shuō)明書(shū)的要求，在確認(rèn)電源電壓及全部電氣設(shè)備接線正確無(wú)誤后，進(jìn)行通電試驗(yàn)。通電試驗(yàn)按“先分部，后整體，先控制電路，后主電路”的原則進(jìn)行，檢查回路控制、聯(lián)鎖、保護(hù)等動(dòng)作邏輯的正確性。按電路圖和說(shuō)明書(shū)的要求，調(diào)整勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、保護(hù)的整定值，在投入試運(yùn)行后其參數(shù)將進(jìn)一步精調(diào)；{13}勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)備安裝完成后，經(jīng)檢查符合設(shè)計(jì)圖紙和制造廠要求及相關(guān)規(guī)程、規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)后，按廠家說(shuō)明書(shū)在制造廠技術(shù)人員指導(dǎo)下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

4 現(xiàn)場(chǎng)檢查、調(diào)試與驗(yàn)收

4.1 通用檢查項(xiàng)目

①設(shè)備外觀檢查：包括設(shè)備的外觀工藝、產(chǎn)品規(guī)格、數(shù)量、銘牌、盤(pán)內(nèi)配線、盤(pán)內(nèi)器具及端子排標(biāo)號(hào)等；②設(shè)備外觀檢查：包括設(shè)備的外觀工藝、產(chǎn)品規(guī)格、數(shù)量、銘牌、盤(pán)內(nèi)配線、盤(pán)內(nèi)器具及端子排標(biāo)號(hào)等；③所有引入的電纜應(yīng)準(zhǔn)確、連接可靠、標(biāo)志齊全清晰。

4.2 勵(lì)磁系統(tǒng)主要技術(shù)特性：

①勵(lì)磁系統(tǒng)頂值電壓倍數(shù)應(yīng)高于發(fā)電機(jī)最大容量時(shí)勵(lì)磁電壓的2倍，且在發(fā)電機(jī)端正序電壓下降至額定電壓的80%時(shí)，應(yīng)予以保證；②電流強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)取為發(fā)電機(jī)最大容量時(shí)勵(lì)磁電流的2倍，允許時(shí)間≥10 s；③勵(lì)磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時(shí)間：上升（強(qiáng)行勵(lì)磁）≤0.08 s，下降（快速減磁）≤0.15 s；④勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)能在電源頻率為45～77.5 Hz范圍內(nèi)，維持正確工作；⑤勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)保證當(dāng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流和電壓為發(fā)電機(jī)額定負(fù)載下勵(lì)磁電流和電壓的1.1倍時(shí)，能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行；⑥自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)保證發(fā)電機(jī)機(jī)端調(diào)壓精度優(yōu)于0.5%；⑦自動(dòng)勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)能在發(fā)電機(jī)空載電壓10%～110%額定值范圍內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定、平滑的調(diào)節(jié)；⑧在發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行狀態(tài)下，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和手動(dòng)控制單元的整定電壓變化速度，每秒應(yīng)≤額定電壓1%，不小于額定電壓0.3%；⑨當(dāng)勵(lì)磁電流在<1.1倍額定勵(lì)磁電流下長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁繞組兩端電壓的最大瞬時(shí)值，不得超過(guò)出廠試驗(yàn)時(shí)該繞組對(duì)地耐壓試驗(yàn)電壓幅值的30%；⑩勵(lì)磁變壓器三相電壓不對(duì)稱度不應(yīng)大于1%。

4.3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目

在安裝過(guò)程中或安裝完成之后，在投入初始運(yùn)行前對(duì)每套勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行下列試驗(yàn)，試驗(yàn)應(yīng)按DL/T 489和IEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合DL/T 489和GB/T 7409.3及IEC標(biāo)準(zhǔn)的要求。具體試驗(yàn)過(guò)程在此不作詳細(xì)闡述，現(xiàn)將相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目列舉如下：

①勵(lì)磁系統(tǒng)各部件的絕緣測(cè)定及介電強(qiáng)度試驗(yàn)；

②自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器各基本單元的靜態(tài)特性試驗(yàn)以及總體靜止特性試驗(yàn)；

③控制、保護(hù)、信號(hào)及檢測(cè)設(shè)施動(dòng)作正確性試驗(yàn)；

④勵(lì)磁系統(tǒng)頂值電壓及電壓響應(yīng)時(shí)間的測(cè)定；

⑤自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的電壓整定范圍測(cè)定；

⑥勵(lì)磁手動(dòng)單元調(diào)節(jié)范圍的測(cè)定（從“零”到100%額定勵(lì)磁電流范圍調(diào)整）；

⑦起勵(lì)和逆變滅磁試驗(yàn)；

⑧發(fā)電機(jī)空載狀態(tài)下10%階躍響應(yīng)試驗(yàn)；

⑨在自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器投入情況下，測(cè)定發(fā)電機(jī)電壓-頻率特性；

⑩發(fā)電機(jī)在空載和額定工況下的滅磁試驗(yàn)；

{11}自動(dòng)/手動(dòng)自動(dòng)切換試驗(yàn)；

{12}兩套勵(lì)磁調(diào)節(jié)器相互切換試驗(yàn)；

{13}在自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器投入下，測(cè)量發(fā)電機(jī)電壓調(diào)差率；

{14}最大勵(lì)磁電流限制器試驗(yàn)；

{15}勵(lì)磁過(guò)電流限制器及強(qiáng)勵(lì)電流試驗(yàn)；

{16}欠勵(lì)限制器動(dòng)作試驗(yàn)；

{17}勵(lì)磁變壓器試驗(yàn)；

{18}功率整流器均流、均壓試驗(yàn)；

{19}噪聲試驗(yàn)；

{20}冷卻系統(tǒng)試驗(yàn)；

{21}發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷試驗(yàn)；

{22}勵(lì)磁系統(tǒng)在額定運(yùn)行方式下試運(yùn)行試驗(yàn)72 h。

4.4 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收

①竣工圖紙；②交接驗(yàn)收?qǐng)?bào)告；③所有的技術(shù)文件和資料（包括設(shè)備出廠試驗(yàn)、隨機(jī)文件、圖紙、現(xiàn)場(chǎng)安裝及試驗(yàn)記錄等）。

5 結(jié) 語(yǔ)

上述勵(lì)磁系統(tǒng)的安裝調(diào)試是多年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，葛洲壩機(jī)電安裝代表了當(dāng)今國(guó)內(nèi)外水電站安裝的主流品牌，所以此文對(duì)現(xiàn)在機(jī)電安裝中的勵(lì)磁系統(tǒng)安裝人員和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試有一定的實(shí)用價(jià)值，也對(duì)電站運(yùn)行有一定的幫助。

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