NJ水电站励磁系统的安装与调试概述

王世豪

摘 要：巴基斯坦Neelum-Jhelum（简称NJ）水电工程位于巴基斯坦AJ&K省的Muzaffarabad地区，利用N、J两河间长隧洞形成420 m的水头落差发电。该工程包括一座地下水电站和一座用来调峰的前池水库，水电站装设4台单机容量265.5 MW的混流式水轮发电机组，主要用于发电，兼有调峰作用。笔者曾经历过三峡、溪洛渡、NJ等大型水电站机电项目的安装和调试，现针对NJ水电站励磁系统安装调试整理总结相关经验，希望对励磁系统调试人员及电站运行和检修人员具有一定的参考价值。在撰写此文的过程中，得到项目部领导和同事的大力协助和建议，在此致以衷心的感谢。

关键词：励磁；安装；调试

中图分类号：TV734.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）15-0177-02

巴基斯坦NJ水电站机组励磁系统采用全数字式自并励静止可控硅励磁系统，共四套。每台机组的励磁变压器采用三个单相干式变压器，晶闸管整流装置采用三相晶闸管全控整流桥并联构成。晶闸管整流桥的并联支路数按（1+1）完全冗余考虑，并联支路数为2。发电机正常停机采用逆变灭磁，事故停机采用磁场断路器和非线性电阻灭磁。

在励磁系统交直流侧及硅元件上均装设过电压保护装置。每套励磁系统采用两套完全独立的数字式励磁调节器，它从电流、电压互感器到晶闸管触发脉冲的输出以及供电电源，都为相互独立的双重化结构。

1 安装技术要求

发电机励磁系统应按设计图纸规定的程序和工艺进行安装，其质量要求应符合设计图纸、文件、励磁系统合同文件和励磁系统制造厂家所采用标准的规定，同时还应符合GB、DL、IEC等有关标准的规定。

励磁系统的结线完毕后进行绝缘强度试验时，应有防止弱电设备损坏的安全技术措施。励磁柜内配线应满足如下要求：

①所有芯线与端子排的连接应是牢固可靠的，备用芯线应留有足够的余量和长度；②端子的连接不得超过2根导线；③强电和弱电布线应分开，以免互相干扰。走线应力求整齐、美观；④安装记录必须完整；⑤设备安装完毕之后，必须得到监理人的认可，否则不得进行调试、试验工作。

2 施工程序

励磁系统安装程序如图1所示。

3 励磁系统安装

3.1 准备工作

①收集与本工程有关的资料、文件、图纸（包括合同文件、资料，设计文件、图纸，设备厂家设计文件、图纸等）并进行整理；②查看了解安装现场，在现场接收时应做好原始记录以便完工后恢复原貌；③依据合同文件、图纸编制施工技术措施并报监理审批；④施工机具、材料等购置与检查。

3.2 埋件、设备支架制作与安装

①埋件、设备支架制作按设计图纸进行；②埋件、设备支架安装前按设计图纸在现场进行方位、高程、中心定位后，再进行固定并检查其高程、中心均符合设计要求；③按图纸要求预埋盘柜、变压器基础槽钢、接地引线、电缆管等，接地引线与基础槽钢相连。在埋件、设备支架上做上醒目的标志以引起砼浇筑注意；④砼浇筑时应监视，砼浇筑完后应再次检查埋件、设备支架的方位、高程、中心应符合设计要求。

3.3 设备运输、卸车、就位

①励磁盘、励磁变压器用汽车运至厂房安装间后，用厂内桥机吊运至相应机组段转运就位；②设备的现场清点和开箱检查验收在监理工程师、设备厂家代表到场的情况下进行，设备开箱、清理、核对装箱清单，进行详细的外观检查，有无脱漆及外观损坏，随机资料是否完整，附件备件是否齐全等，并逐项填写检验记录。

3.4 设备的安装

①设备安装应在土建完工验收合格后进行，安装场地干净，无积水和杂物。励磁变与励磁盘可分别同时安装；②变压器就位时按设计图纸确定的相序，根据封闭母线分支母线的中心坐标，将励磁变出线接口的中心与封闭母线分支母线的中心调整一致，然后把三个单相干式励磁变二次连成三角形结线，安装励磁变附件；③励磁变及其附件安装好后进行清扫，并根据合同要求进行试验；④励磁变压器与分支母线和励磁盘等设备连接须在各自高压试验结束后进行；⑤励磁变低压侧与励磁盘连接应正确、可靠，符合厂家及设计要求；⑥励磁盘就位后一般采用螺栓或点焊固定，若焊接，则放焊后的部位要补漆，盘内元器件安装牢固可靠；灭磁开关灭弧触头和主触头动作顺序正确、灵活，其传动机构、锁扣机构、灭弧系统安装符合产品及订货要求；⑦开关设备在调试前应先检查操作传动机构及杆件应灵活无卡阻，然后再进行操作调整，开关经调试后其操作特性应符合产品的要求；⑧电缆敷设时其走向、排列方式满足设计要求；⑨电缆按规定分层，屏蔽电缆不得与高低压动力电缆放在一起，强、弱电回路分开敷设。电缆牌上的字要字迹清楚、耐久；⑩励磁盘配线前查对芯线、套标志，标明回路号、端子号，字迹清晰、耐久。芯线与端子连接紧固，一个端子的一侧只接一根芯线，备用芯线留足余量。电缆蔽屏层必须按要求可靠接地；{11}按设计图纸和厂家说明书要求，对设备及其接线进行检查，并保证接线的正确性；用兆欧表测量强电各分支电路的对地绝缘电阻。测量时，对其中的电容元件先短接，弱电回路接地；{12}按图纸、说明书的要求，在确认电源电压及全部电气设备接线正确无误后，进行通电试验。通电试验按“先分部，后整体，先控制电路，后主电路”的原则进行，检查回路控制、联锁、保护等动作逻辑的正确性。按电路图和说明书的要求，调整励磁系统运行参数、保护的整定值，在投入试运行后其参数将进一步精调；{13}励磁系统设备安装完成后，经检查符合设计图纸和制造厂要求及相关规程、规范的标准后，按厂家说明书在制造厂技术人员指导下进行现场试验。

4 现场检查、调试与验收

4.1 通用检查项目

①设备外观检查：包括设备的外观工艺、产品规格、数量、铭牌、盘内配线、盘内器具及端子排标号等；②设备外观检查：包括设备的外观工艺、产品规格、数量、铭牌、盘内配线、盘内器具及端子排标号等；③所有引入的电缆应准确、连接可靠、标志齐全清晰。

4.2 励磁系统主要技术特性：

①励磁系统顶值电压倍数应高于发电机最大容量时励磁电压的2倍，且在发电机端正序电压下降至额定电压的80%时，应予以保证；②电流强励倍数取为发电机最大容量时励磁电流的2倍，允许时间≥10 s；③励磁系统电压响应时间：上升（强行励磁）≤0.08 s，下降（快速减磁）≤0.15 s；④励磁系统应能在电源频率为45～77.5 Hz范围内，维持正确工作；⑤励磁系统应保证当发电机励磁电流和电压为发电机额定负载下励磁电流和电压的1.1倍时，能长期连续运行；⑥自动励磁调节器应保证发电机机端调压精度优于0.5%；⑦自动励磁电压调节器应能在发电机空载电压10%～110%额定值范围内进行稳定、平滑的调节；⑧在发电机空载运行状态下，自动励磁调节器和手动控制单元的整定电压变化速度，每秒应≤额定电压1%，不小于额定电压0.3%；⑨当励磁电流在<1.1倍额定励磁电流下长期运行时，励磁绕组两端电压的最大瞬时值，不得超过出厂试验时该绕组对地耐压试验电压幅值的30%；⑩励磁变压器三相电压不对称度不应大于1%。

4.3 现场试验项目

在安装过程中或安装完成之后，在投入初始运行前对每套励磁系统进行下列试验，试验应按DL/T 489和IEC标准进行，试验结果应符合DL/T 489和GB/T 7409.3及IEC标准的要求。具体试验过程在此不作详细阐述，现将相关实验项目列举如下：

①励磁系统各部件的绝缘测定及介电强度试验；

②自动电压调节器各基本单元的静态特性试验以及总体静止特性试验；

③控制、保护、信号及检测设施动作正确性试验；

④励磁系统顶值电压及电压响应时间的测定；

⑤自动电压调节器的电压整定范围测定；

⑥励磁手动单元调节范围的测定（从“零”到100%额定励磁电流范围调整）；

⑦起励和逆变灭磁试验；

⑧发电机空载状态下10%阶跃响应试验；

⑨在自动电压调节器投入情况下，测定发电机电压-频率特性；

⑩发电机在空载和额定工况下的灭磁试验；

{11}自动/手动自动切换试验；

{12}两套励磁调节器相互切换试验；

{13}在自动电压调节器投入下，测量发电机电压调差率；

{14}最大励磁电流限制器试验；

{15}励磁过电流限制器及强励电流试验；

{16}欠励限制器动作试验；

{17}励磁变压器试验；

{18}功率整流器均流、均压试验；

{19}噪声试验；

{20}冷却系统试验；

{21}发电机甩负荷试验；

{22}励磁系统在额定运行方式下试运行试验72 h。

4.4 现场验收

①竣工图纸；②交接验收报告；③所有的技术文件和资料（包括设备出厂试验、随机文件、图纸、现场安装及试验记录等）。

5 结 语

上述励磁系统的安装调试是多年来的经验总结，葛洲坝机电安装代表了当今国内外水电站安装的主流品牌，所以此文对现在机电安装中的励磁系统安装人员和现场调试有一定的实用价值，也对电站运行有一定的帮助。

参考文献：

[1] 牛松，张国友.机电工程管理与实务[M].北京：中国建设工业出版社，2014.

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[3] 徐国宾.水电站[M].北京：中国水利水电出版社，2012.

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