電氣盤車裝置
簡介
宜昌市勁康科技有限責任公司
發(fā)電機電動盤車系統(tǒng)
技
術
說
明
地址：湖北宜昌樵湖一路21號宜昌市勁康科技有限責任公司
郵編：443002
聯(lián)系電話：0717-6855517
傳真：0717-6854229
一、概述
1989年葛洲壩二江電廠電修車間為3號機組擴修研發(fā)了第一代電動盤車裝置，平穩(wěn)安全運行10年后，1999年由于技術更新?lián)Q代由宜昌市勁康科技有限責任公司為葛洲壩檢修廠提供了第二代電動盤車裝置，該裝置為每年機組大修提供了有力的保障。
2008年在此基礎上研發(fā)了第三代電動盤車裝置，該裝置的技術更加先進、盤車電流調(diào)節(jié)更加平穩(wěn)，且增加了電氣自動盤車功能，第三代盤車裝置先后運用于葛洲壩電廠，富春江電廠并得到了用戶一致好評。
葛洲壩電廠基于宜昌市勁康科技有限責任公司第三代盤車裝置的自動盤車、換相技術，于2010年在國家知識產(chǎn)權局申請并通過了實用新型專利。
二、功能簡述
在電機的檢修中，特別是在大修或擴大性大修中，往往要利用盤車來研磨推力軸承軸瓦和檢查定子線圈槽楔。采用機械盤車速度慢、定位差、勞動強度大；特別是大型水輪發(fā)電機組，要使轉子轉動，需要很大的盤車轉動力矩。而采用電力拖動法即電動盤車裝置，就比機械盤車簡單、省力、準確。
載流導體在磁場中會受到磁力的作用。當發(fā)電機轉子繞組通以恒定直流時，轉子各磁極將產(chǎn)生恒定磁勢IfW，從而在氣隙間及定子鐵芯上產(chǎn)生恒定磁通Φ。此時若定子線圈單相或多相通以直流時，定子線圈即線棒就會受到順時針（或反時針）的磁力，根據(jù)作用力和反作用力原理，轉子就會受到反時針（或順時針）的磁力，轉子也就旋轉起來。
對于水輪發(fā)電機組來說，當轉子通以直流電流并產(chǎn)生N、S磁場，三相定子線圈也分別依此通以恒定直流時，轉子就轉動起來。
三、以富春江電廠為例技術設計
A. 設備的配置、布置方式
電動盤車主要設備包括發(fā)電機轉子勵磁電源裝置部分（空載試驗、短路試驗、干燥用）和發(fā)電機定子電源裝置部分（電動盤車）。
發(fā)電機轉子勵磁電源裝置部分主要由1臺隔離變壓器（勵磁變壓器）、1面可控硅全橋整流柜（1套整流電路、控制電路、測量電路等）、連接電纜等組成，設備固定布置在下游副廠房16.00高程原調(diào)壓變室和隔離變壓器室，面積均為3m x2.6m（凈面積），其直流輸出電源通過兩芯電纜（或兩根單芯電纜）與電纜道內(nèi)中間轉接箱母線相連接，再通過電力電纜連接至6臺發(fā)電機零升柜。中央控制室裝設1套遠方勵磁調(diào)節(jié)、測量、控制裝置，可實現(xiàn)遠方監(jiān)控操作，具體實現(xiàn)模式要求可靠、方便、合理，中央控制室與可控硅整流柜室的距離約為400米。
發(fā)電機定子電源裝置部分由隔離變壓器（勵磁變壓器）、可控硅全橋整流柜（1套整流電路和測量電路、3套大電流直流開關、1套控制電路等）、連接電纜等部分組成。為可移動式，隔離變壓器和可控硅全橋整流柜安裝在1個柜子內(nèi)，盤車時定子電源裝置由起重機吊到廠房21.00高程某臺發(fā)電機定子出線合適位置，再通過軟電纜分別連接至電源和發(fā)電機定子出線。
發(fā)電機轉子勵磁電源裝置和定子電源裝置均由廠用400V供電。轉子電源部分供電方式固定接于2號號廠用配電室Ⅲ段母線3D4柜D抽屜630A開關，定子電源部分采取移動供電方式，接于最近的1號（或2、3號）公用動力盤400A備用開關上。
B. 遵循的標準和規(guī)范
靜電放電試驗 IEC255-22-2
高頻干擾試驗 IEC255-22-1
高頻干擾電壓測試 IEC255-5
快速瞬變干擾試驗 IEC255-22-4
量度繼電器和保護裝置 GB/T14537-93
電子設備雷擊保護導則 GB7450
電力設施抗震設計規(guī)范 GB50260-1996
絕緣電壓、沖擊耐壓測試 IEC255-5
電氣設備預防性試驗規(guī)程（工頻耐壓試驗部分）
大中型水輪發(fā)電機靜態(tài)整流勵磁系統(tǒng)及裝置試驗規(guī)程 DL／T489－92
水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)基本技術條件 DL/T 578－95
大中型水輪發(fā)電機靜止整流勵磁系統(tǒng)及裝置技術條件 DL/T583－1995
發(fā)電廠檢修規(guī)程 DL/T596－1996
計算機場地安全要求 GB9361-88
C. 自然環(huán)境參數(shù)
2 海拔高度 4000米及以下
2 環(huán)境溫度 -5℃～+40℃
2 相對濕度 5%～95%
2 大氣壓力 86～ 106Kpa
2 貯存、運輸極限環(huán)境溫度；
2 裝置的貯存、運輸及安裝允許的環(huán)境溫度為-25℃ ～ +75℃，在不施加任何激勵量的條件下，不出現(xiàn)不可逆變化。
四、技術說明
l 定子柜
盤車裝置定子柜，由三相全控橋整流器和換相器組成，換相器由三個直流接觸器和三個續(xù)流二極管組成，其目的是依次接通A、B、C定子線圈，并防止切斷A、B、C定子線圈時所產(chǎn)生的過電壓。三相交流電源經(jīng)整流變壓器ZLB，由三相全控橋整流成直流電源，V是電壓表，A是電流表。裝置布置合理，外部接線簡單，使用操作方便。：
n 總進線自動空氣開關ZK
n 整流變壓器
n 三相全控橋整流電路；
n 由R1C1 R2C2 R3C3 R4C4 R5C5 R6C6組成的阻容過電壓保護裝置；
n 續(xù)流二極管D0的主要作用是防止半控橋失控；
n JCA JCB JCC用于將電流分別輸出到定子A相 B相 C相；
n 續(xù)流二極管主要功能是用于消除定子繞組斷流后的反電勢；
l 轉子柜
盤車裝置轉子柜，由三相全控橋整流器，一個直流端過壓保護組成，滅磁由發(fā)電機勵磁柜完成；三相交流電源經(jīng)整流變壓器ZLB，由三相全控橋整流成直流電源，V是電壓表，A是電流表。裝置布置合理，外部接線簡單，使用操作方便。：
n 總進線自動空氣開關ZK
n 整流變壓器
n 過壓保護器
n 三相全控橋整流電路；
n 由R1C1 R2C2 R3C3 R4C4 R5C5 R6C6組成的阻容過電壓保護裝置；
n 緊急情況下可跳開發(fā)電機滅磁開關；
五、定子盤車電源柜配置
盤車裝置定子電源柜由三相全控橋整流器和換相器組成，換相器由三個直流開關和三個續(xù)流二極管組成，其目的是依次接通A、B、C定子線圈，并防止切斷A、B、C定子線圈時所產(chǎn)生的過電壓。在上圖中，三相交流電源經(jīng)整流變壓器ZLB，由三相全控橋整流成直流電源，V是電壓表，A是電流表。要求裝置布置合理，外部接線簡單，使用操作方便。
根據(jù)現(xiàn)場盤車試驗數(shù)據(jù)分析，定子電源柜在輸出800A左右轉子就能轉動，因此定子柜輸出按0至1500A連續(xù)可調(diào)考虛。
盤車裝置定子電源柜電氣參數(shù)計算如下：
盤車裝置定子部分,額定輸出1500安，最大定子直流電阻0.02413（Ω）,換算到75oC電阻為0.02816（Ω），直流功率Pd= 63.36(kVA)
變壓器副邊線電壓U2=40 (V)，考慮電纜及導線壓降，變壓器選定標準容量為：80kVA
（1）定子電源變壓器主要參數(shù)如下：
型號：SCB11-80/0.4/0.04
額定容量：80kVA
相數(shù)：三相
頻率：50Hz
額定電壓（高壓/低壓）：400V/40V
絕緣等級：F
聯(lián)結組別：Y，d11
阻抗電壓：3.6%
使用條件：海拔1000米
環(huán)境溫度：-25℃~＋40℃
冷卻方式：AN
（2）整流管：
可控硅型號ZP-1500A/1000V,散熱器型號為SF-16。
（3）直流開關和其他器件
定子電源柜的直流開關采用法國勒諾低壓電器，其他操作器件均采用施耐德或同檔次的低壓電器，體積小、可靠性高，免維護。分流器規(guī)格2000A/75mV采用優(yōu)質表計。
（4）技術參數(shù)
2 額定輸入電壓：400VAC/50HZ
2 定子柜輸出電壓：0～50V連續(xù)可調(diào)（DC）
2 定子柜輸出電流：0～1500A（DC）
2 可在現(xiàn)地（柜上）進行調(diào)節(jié)控制，可監(jiān)視測量交流電源側三相電壓、電流和直流側電壓、電流等。
（5）定子電源柜組屏方案
盤車裝置定子部分一塊屏、變壓器內(nèi)置。
定子盤柜尺寸：深1200x寬1600x高2300mm
屏體顏色: RAL7032(淺駝灰)。
六、轉子盤車電源柜配置
轉子電源變壓器使用原來的變壓器，原變壓器主要參數(shù)如下：
? 型號：SC9—450/0.4KV
? 額定容量：450kVA
? 相數(shù)：三相
? 頻率：50Hz
? 額定電壓（高壓/低壓）：400V/240V
? 絕緣水平：LI0AC3
? 絕緣等級：F
? 聯(lián)結組別：Y，d11
? 阻抗電壓：4%
? 冷卻方式：AN
a) 外殼防護等級：IP00
（2）整流管：
轉子部分：可控硅型號ZP-1000A/800V，散熱器型號為SF-16。
（3）開關和其他器件
本盤車裝置操作器件均采用施耐德或低壓電器，體積小、可靠性高，免維護。分流器規(guī)格1500A/75mv采用優(yōu)質表計。
（4）技術參數(shù)
2 額定輸入電壓：400VAC/50HZ
2 轉子柜輸出電壓：0～300V連續(xù)可調(diào)（DC）
2 轉子柜輸出電流：0～1250A（DC）
2 可在現(xiàn)地（柜上）和遠方（中央控制室）分別進行調(diào)節(jié)控制，現(xiàn)地可監(jiān)視測量交流電源側三相電壓、電流和直流側電壓、電流等，中央控制室可監(jiān)視測直流側電壓、電流等。
（5）轉子系統(tǒng)組屏方案
盤車裝置轉子電源柜部分使用一塊屏，變壓器外置（使用原有變壓器）。
轉子盤柜尺寸：1000x1000x2260mm（與原柜尺寸相同）
屏體顏色: RAL7032(淺駝灰)。
七、盤車系統(tǒng)功能及技術性能
l 盤車時轉子定位準確度：25mm；
l 盤車速度： 0.02～0.1轉/分，可調(diào)節(jié)。
l 具有反饋功能，能使輸出電流保持穩(wěn)定。
l 具有保護功能，輸出開接點，緊急情況下可跳開發(fā)電機滅磁開關。
l 具有短路保護、過載保護、可控硅擊穿保護等功能，轉子柜配置直流過壓保護；
l 具有繞組干燥功能：定、轉子電源柜均能向發(fā)電機定、轉子繞組供電進行干燥，供電電流可調(diào)節(jié)。
l 發(fā)電機電動盤車功能
1） 盤車裝置具有通用性，可以滿足6臺發(fā)電機盤車需要。定子三相繞組采用一套三相全控整流電路供電，在直流側用大電流開關進行切換的方式，轉子繞組采用一套獨立的三相全控整流電路供電。
2） 轉子電源、定子電源采用晶閘管橋式可控電路，轉子勵磁電流和定子三相電流均可以分別連續(xù)調(diào)節(jié)控制，以最佳方式達到控制發(fā)電機轉子快速啟動、平穩(wěn)轉動和一定的定位精度。
3） 盤車裝置能滿足在拆除數(shù)個磁極的情況下仍能進行一定范圍的盤車要求。
4） 盤車定子柜分為手動和連續(xù)兩種工作方式。
l 調(diào)節(jié)器
設計為靜止可控硅全控橋。系統(tǒng)由GDE-III調(diào)節(jié)器、整流變壓器、可控硅整流及出口開關、及相關設備組成。其中調(diào)節(jié)器擬使用GDE-III 調(diào)節(jié)器采用西門子S7 200 PLC+最新數(shù)字移相觸發(fā)芯片TC787AP構成的觸發(fā)板組成；其中PLC用于采集盤車電流反饋、移相給定控制、故障保護信號輸入、故障保護信號輸出；觸發(fā)板用于同步電壓的采集及移相脈沖輸出；
l 主要功能
u 整個裝置始終工作在穩(wěn)流狀態(tài)下，定子柜運行方式下又可選擇“連續(xù)”、“點動”兩種換相方式。連續(xù)方式下由控制器自動換相，其換相間隔時間由盤車的電流變化自動確定。點動方式只需要在盤柜柜門或遠方控制盒上即可人為控制各相間的切換。
u 輸出電流、給定值、控制角α人機界面顯示.
u 運行狀態(tài)指示，故障指示信號燈指示。
u 在運行過程中，分別設有過流，過壓保護、電流限制、直流電壓輸出限制、
u 修改參數(shù)簡單方便，掉電后數(shù)據(jù)保存。
u 脈沖輸出雙層隔離及指示。
u 換相時，控制器自動增大控制角α，以便減小輸出電流，減小對系統(tǒng)的沖擊。
