水轮发电机试验站设计工艺方案的选择方法

水轮发电机试验站设计工艺方案的选择方法摘要：文章以重庆水轮发电机试验站工艺方案设计为基础，简单地介绍了其中的工艺方案的选择方法。本试验站工艺方案选择涵盖的机组类型有高压水轮发电机、高低压异步电动机、高低压变频异步电动机、高压同步电动机等产品及基本系列。关键词：水轮发电机；工艺方案；选择方法；机组类型1试验台位的确定重庆水轮发电机试验站根据被试产品型号、规格、产品特性及试验时对设备要求考虑试验台位。由于产品以大中型电机为主，年产电机千瓦数大，被试产品台数不多，为提高设备利用率，拟建低压异步电动机试验台位一个，承担工频及变频0.38kV、0.8-1.6MW；0.69kV、0.8-3MW；1.14kV、0.8-4.2MW电机试验。高压同步、异步及变频电动机共用试验台位一个，承担异步电动机：3/3.3kV、0.8-4.5MW直接负载试验、0.8-4.5MW叠频试验；6/6.6kV、0.8-5MW直接负载试验、0.8-7MW叠频试验；10/10.5kV、0.8-6MW直接负载试验，0.8-7.5MW叠频试验。同步电动机3.3kV、零功试验0.8-5MVA、6kV零功试验0.8-9MVA、10kV零功试验0.8-12.5MVA试验；卧式高压水轮发电机试验台位一个。承担50/60Hz、6～24极、6.6kV、10.5kV、13.8kV，3～12.5MW水轮发电机以空载短路法进行的试验。本方案试验时，异步电动机、同步电动机可以采用同型号、同规格两台电机，一台作被试机，一台作陪试机，以对拖的方式进行直接负载试验，一台做完试验，不改变接线，仅改变控制，可将陪试机变成被试机，原被试机转换成陪试机进行试验。一次可完成两台电机试验。同时也考虑了在极数相同的情况下，以不小于被试机容量的异步电动机或同步电动机作为彼此的陪试机进行直接负载试验，为解决试验负载提供了方便。2电气系统高压电气系统：由XGN2-12型高压开关柜共20台，完成供电、输出、转换、闭锁、测量、接线等操作，完成短路、过流、过载等保护，带电显示、支持试验顺利完成。高压接线箱五台，完成被、陪试机接线，带工作状态信号指示（如图1所示）。低压供电系统：低压GGD型开关柜共，完成试验站低压配电，试验台及其他辅助设施的电源供给，辅机电源的控制等操作，并具有短路、过流、过载保护、工作状态信号等功能。低压接线箱二台，完成被、陪试机接线，带工作状态信号指示。直流接线箱三台，完成被、陪试机接线，带工作状态信号指示（如图1所示）。图1电气原理图3试验电源试验站试验用电由厂变10kV供电。要求选用两套额定功率为8000kW的变频器并联运行时16000kW，整流单元需采用AFE四象限整流方式容量7400kVA，额定输出电压为3.3kV、6.6kV、10.5kV四象限高压变频器。其中一套作为被试电机的试验电源，另一套作为试验时的加载系统，将试验能量回馈10kV电网。采用直接负载法能完成7.5MW，3.3kV、6.6kV、10.5kV异步电动机及同步电动机负载温升试验。采用叠频法，单台能完成5.5MW，3.3kV、6.6kV、10.5kV异步电动机温升试验。两台并联，能完成11MW，3.3kV、6.6kV、10.5kV异步电动机温升试验。变频电源能在3.3kV、6.6kV、10.5kV下实现等功率变换。能稳压、稳频，电压波动不超过±1%Un，频率波动不超过±1%fn（额定频率大于等于8HZ时），频率、电压可独立控制与调节。多极对数和低频额定频率在10Hz以下、额定转速低于100rpm的电动机，变频电源可以满足1rpm或略高于1rpm稳定运行。变频电源在50Hz、60Hz，输出电压不低于每档70%额定电压时的谐波电压因数（HVF）不超过0.015变频器采用水冷方式，冷却系统的水泵、电机和供电采用一用一备的冗余设计，冷却系统具备系统防冻功能、防污染功能，适合在北方地区运行。4试验变压器为解决低压0.38kV直接负载最大1.6MW，0.69kV直接负载最大3MW，1.14kV直接负载最大4.2MW异步电动机试验，利用原有6300kVA变压器，输出电压10/3.5kV、2.6kV、1.6kV电压，将变频器输出10kV电压转换为3.5kV、2.6kV、1.6kV，为被试电机提供试验电源。调节变频器输出电压，当电压降至1.14kV时输出容量为4500kVA，.0.69kV时为2716kVA，0.38kV时为1500kVA，基本满足上述电压等级的电机容量试验要求。增加一台SC（B）10-5600，额定容量5600kVA，输入、输出电压为10.5/1.2kV试验变压器为陪试电机提供电源，采用对拖试验方式时，将试验能量通过变频器回馈10kV电网。也可由变频器经5600kVA、电压为10.5/1.2kV试验变压器为被试机供电试验，6300kVA变压器经变频器回馈，完全满足容量要求。5计算测控系统整个系统可分为两级，一级是工业以太网形式的上位机网络系统，另一级是高速工业现场总线（PROFIBUS或MODBUS）形式的基层网络，二者之间经由PLC主机联接成一个不可分割的大系统。计算机系统配置相应的计算机测试台，用以布置计算机系统的计算机、打印机等，同时可装设试验所必须的按钮、指示灯、操作功能开关、调节电位器的小操作面板，必要时还可设置小型的指示仪表等内容。控制链路中的变频器、PLC、数字化装置均采用工业专用PROFIBUS网络，这有利于通讯速度的提升、通讯可靠性和抗干扰性的加强。6结束语文章论述了水轮发电机试验站设计的工艺方案的选择方法，涵盖的机组类型较多，其中不乏不足之处，希望广大专业人士指教。参考文献[1]GB1029-2005.三相同步电机试验方法[Z].[2]GB1029-2005.三相同步电机试验方法[Z].[3]GB50054.中华人民共和国国家标准低压配电设计规范[S].[4]GB/T11805-2008.水轮发电机组自动化元件（装置）及其系统基本技术条件[Z].[5]GB/T15468-1995.水轮机基本技术条件[Z].[6]GB1032-2005.三相异步电机试验标准[S].[7]GB/T3048-2007.电线电缆电性能试验方法[S].