电气盘车装置
简介
宜昌市劲康科技有限责任公司
发电机电动盘车系统
技
术
说
明
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邮编：443002
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一、概述
1989年葛洲坝二江电厂电修车间为3号机组扩修研发了第一代电动盘车装置，平稳安全运行10年后，1999年由于技术更新换代由宜昌市劲康科技有限责任公司为葛洲坝检修厂提供了第二代电动盘车装置，该装置为每年机组大修提供了有力的保障。
2008年在此基础上研发了第三代电动盘车装置，该装置的技术更加先进、盘车电流调节更加平稳，且增加了电气自动盘车功能，第三代盘车装置先后运用于葛洲坝电厂，富春江电厂并得到了用户一致好评。
葛洲坝电厂基于宜昌市劲康科技有限责任公司第三代盘车装置的自动盘车、换相技术，于2010年在国家知识产权局申请并通过了实用新型专利。
二、功能简述
在电机的检修中，特别是在大修或扩大性大修中，往往要利用盘车来研磨推力轴承轴瓦和检查定子线圈槽楔。采用机械盘车速度慢、定位差、劳动强度大；特别是大型水轮发电机组，要使转子转动，需要很大的盘车转动力矩。而采用电力拖动法即电动盘车装置，就比机械盘车简单、省力、准确。
载流导体在磁场中会受到磁力的作用。当发电机转子绕组通以恒定直流时，转子各磁极将产生恒定磁势IfW，从而在气隙间及定子铁芯上产生恒定磁通Φ。此时若定子线圈单相或多相通以直流时，定子线圈即线棒就会受到顺时针（或反时针）的磁力，根据作用力和反作用力原理，转子就会受到反时针（或顺时针）的磁力，转子也就旋转起来。
对于水轮发电机组来说，当转子通以直流电流并产生N、S磁场，三相定子线圈也分别依此通以恒定直流时，转子就转动起来。
三、以富春江电厂为例技术设计
A. 设备的配置、布置方式
电动盘车主要设备包括发电机转子励磁电源装置部分（空载试验、短路试验、干燥用）和发电机定子电源装置部分（电动盘车）。
发电机转子励磁电源装置部分主要由1台隔离变压器（励磁变压器）、1面可控硅全桥整流柜（1套整流电路、控制电路、测量电路等）、连接电缆等组成，设备固定布置在下游副厂房16.00高程原调压变室和隔离变压器室，面积均为3m x2.6m（净面积），其直流输出电源通过两芯电缆（或两根单芯电缆）与电缆道内中间转接箱母线相连接，再通过电力电缆连接至6台发电机零升柜。中央控制室装设1套远方励磁调节、测量、控制装置，可实现远方监控操作，具体实现模式要求可靠、方便、合理，中央控制室与可控硅整流柜室的距离约为400米。
发电机定子电源装置部分由隔离变压器（励磁变压器）、可控硅全桥整流柜（1套整流电路和测量电路、3套大电流直流开关、1套控制电路等）、连接电缆等部分组成。为可移动式，隔离变压器和可控硅全桥整流柜安装在1个柜子内，盘车时定子电源装置由起重机吊到厂房21.00高程某台发电机定子出线合适位置，再通过软电缆分别连接至电源和发电机定子出线。
发电机转子励磁电源装置和定子电源装置均由厂用400V供电。转子电源部分供电方式固定接于2号号厂用配电室Ⅲ段母线3D4柜D抽屉630A开关，定子电源部分采取移动供电方式，接于最近的1号（或2、3号）公用动力盘400A备用开关上。
B. 遵循的标准和规范
静电放电试验 IEC255-22-2
高频干扰试验 IEC255-22-1
高频干扰电压测试 IEC255-5
快速瞬变干扰试验 IEC255-22-4
量度继电器和保护装置 GB/T14537-93
电子设备雷击保护导则 GB7450
电力设施抗震设计规范 GB50260-1996
绝缘电压、冲击耐压测试 IEC255-5
电气设备预防性试验规程（工频耐压试验部分）
大中型水轮发电机静态整流励磁系统及装置试验规程 DL／T489－92
水电厂计算机监控系统基本技术条件 DL/T 578－95
大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件 DL/T583－1995
发电厂检修规程 DL/T596－1996
计算机场地安全要求 GB9361-88
C. 自然环境参数
² 海拔高度 4000米及以下
² 环境温度 -5℃～+40℃
² 相对湿度 5%～95%
² 大气压力 86～ 106Kpa
² 贮存、运输极限环境温度；
² 装置的贮存、运输及安装允许的环境温度为-25℃ ～ +75℃，在不施加任何激励量的条件下，不出现不可逆变化。
四、技术说明
l 定子柜
盘车装置定子柜，由三相全控桥整流器和换相器组成，换相器由三个直流接触器和三个续流二极管组成，其目的是依次接通A、B、C定子线圈，并防止切断A、B、C定子线圈时所产生的过电压。三相交流电源经整流变压器ZLB，由三相全控桥整流成直流电源，V是电压表，A是电流表。装置布置合理，外部接线简单，使用操作方便。：
n 总进线自动空气开关ZK
n 整流变压器
n 三相全控桥整流电路；
n 由R1C1 R2C2 R3C3 R4C4 R5C5 R6C6组成的阻容过电压保护装置；
n 续流二极管D0的主要作用是防止半控桥失控；
n JCA JCB JCC用于将电流分别输出到定子A相 B相 C相；
n 续流二极管主要功能是用于消除定子绕组断流后的反电势；
l 转子柜
盘车装置转子柜，由三相全控桥整流器，一个直流端过压保护组成，灭磁由发电机励磁柜完成；三相交流电源经整流变压器ZLB，由三相全控桥整流成直流电源，V是电压表，A是电流表。装置布置合理，外部接线简单，使用操作方便。：
n 总进线自动空气开关ZK
n 整流变压器
n 过压保护器
n 三相全控桥整流电路；
n 由R1C1 R2C2 R3C3 R4C4 R5C5 R6C6组成的阻容过电压保护装置；
n 紧急情况下可跳开发电机灭磁开关；
五、定子盘车电源柜配置
盘车装置定子电源柜由三相全控桥整流器和换相器组成，换相器由三个直流开关和三个续流二极管组成，其目的是依次接通A、B、C定子线圈，并防止切断A、B、C定子线圈时所产生的过电压。在上图中，三相交流电源经整流变压器ZLB，由三相全控桥整流成直流电源，V是电压表，A是电流表。要求装置布置合理，外部接线简单，使用操作方便。
根据现场盘车试验数据分析，定子电源柜在输出800A左右转子就能转动，因此定子柜输出按0至1500A连续可调考虚。
盘车装置定子电源柜电气参数计算如下：
盘车装置定子部分,额定输出1500安，最大定子直流电阻0.02413（Ω）,换算到75oC电阻为0.02816（Ω），直流功率Pd= 63.36(kVA)
变压器副边线电压U2=40 (V)，考虑电缆及导线压降，变压器选定标准容量为：80kVA
（1）定子电源变压器主要参数如下：
型号：SCB11-80/0.4/0.04
额定容量：80kVA
相数：三相
频率：50Hz
额定电压（高压/低压）：400V/40V
绝缘等级：F
联结组别：Y，d11
阻抗电压：3.6%
使用条件：海拔1000米
环境温度：-25℃~＋40℃
冷却方式：AN
（2）整流管：
可控硅型号ZP-1500A/1000V,散热器型号为SF-16。
（3）直流开关和其他器件
定子电源柜的直流开关采用法国勒诺低压电器，其他操作器件均采用施耐德或同档次的低压电器，体积小、可靠性高，免维护。分流器规格2000A/75mV采用优质表计。
（4）技术参数
² 额定输入电压：400VAC/50HZ
² 定子柜输出电压：0～50V连续可调（DC）
² 定子柜输出电流：0～1500A（DC）
² 可在现地（柜上）进行调节控制，可监视测量交流电源侧三相电压、电流和直流侧电压、电流等。
（5）定子电源柜组屏方案
盘车装置定子部分一块屏、变压器内置。
定子盘柜尺寸：深1200x宽1600x高2300mm
屏体颜色: RAL7032(浅驼灰)。
六、转子盘车电源柜配置
转子电源变压器使用原来的变压器，原变压器主要参数如下：
Ø 型号：SC9—450/0.4KV
Ø 额定容量：450kVA
Ø 相数：三相
Ø 频率：50Hz
Ø 额定电压（高压/低压）：400V/240V
Ø 绝缘水平：LI0AC3
Ø 绝缘等级：F
Ø 联结组别：Y，d11
Ø 阻抗电压：4%
Ø 冷却方式：AN
a) 外壳防护等级：IP00
（2）整流管：
转子部分：可控硅型号ZP-1000A/800V，散热器型号为SF-16。
（3）开关和其他器件
本盘车装置操作器件均采用施耐德或低压电器，体积小、可靠性高，免维护。分流器规格1500A/75mv采用优质表计。
（4）技术参数
² 额定输入电压：400VAC/50HZ
² 转子柜输出电压：0～300V连续可调（DC）
² 转子柜输出电流：0～1250A（DC）
² 可在现地（柜上）和远方（中央控制室）分别进行调节控制，现地可监视测量交流电源侧三相电压、电流和直流侧电压、电流等，中央控制室可监视测直流侧电压、电流等。
（5）转子系统组屏方案
盘车装置转子电源柜部分使用一块屏，变压器外置（使用原有变压器）。
转子盘柜尺寸：1000x1000x2260mm（与原柜尺寸相同）
屏体颜色: RAL7032(浅驼灰)。
七、盘车系统功能及技术性能
l 盘车时转子定位准确度：25mm；
l 盘车速度： 0.02～0.1转/分，可调节。
l 具有反馈功能，能使输出电流保持稳定。
l 具有保护功能，输出开接点，紧急情况下可跳开发电机灭磁开关。
l 具有短路保护、过载保护、可控硅击穿保护等功能，转子柜配置直流过压保护；
l 具有绕组干燥功能：定、转子电源柜均能向发电机定、转子绕组供电进行干燥，供电电流可调节。
l 发电机电动盘车功能
1） 盘车装置具有通用性，可以满足6台发电机盘车需要。定子三相绕组采用一套三相全控整流电路供电，在直流侧用大电流开关进行切换的方式，转子绕组采用一套独立的三相全控整流电路供电。
2） 转子电源、定子电源采用晶闸管桥式可控电路，转子励磁电流和定子三相电流均可以分别连续调节控制，以最佳方式达到控制发电机转子快速启动、平稳转动和一定的定位精度。
3） 盘车装置能满足在拆除数个磁极的情况下仍能进行一定范围的盘车要求。
4） 盘车定子柜分为手动和连续两种工作方式。
l 调节器
设计为静止可控硅全控桥。系统由GDE-III调节器、整流变压器、可控硅整流及出口开关、及相关设备组成。其中调节器拟使用GDE-III 调节器采用西门子S7 200 PLC+最新数字移相触发芯片TC787AP构成的触发板组成；其中PLC用于采集盘车电流反馈、移相给定控制、故障保护信号输入、故障保护信号输出；触发板用于同步电压的采集及移相脉冲输出；
l 主要功能
u 整个装置始终工作在稳流状态下，定子柜运行方式下又可选择“连续”、“点动”两种换相方式。连续方式下由控制器自动换相，其换相间隔时间由盘车的电流变化自动确定。点动方式只需要在盘柜柜门或远方控制盒上即可人为控制各相间的切换。
u 输出电流、给定值、控制角α人机界面显示.
u 运行状态指示，故障指示信号灯指示。
u 在运行过程中，分别设有过流，过压保护、电流限制、直流电压输出限制、
u 修改参数简单方便，掉电后数据保存。
u 脉冲输出双层隔离及指示。
u 换相时，控制器自动增大控制角α，以便减小输出电流，减小对系统的冲击。
