垃圾发电工程电气设备试验及调试

【摘 要】 近几年，国家“十二五规划”对节能减排提出更高标准要求，对能源结构进行了进一步调整，火电建设提倡上大压小，对新建火电项目审批更加严格！而垃圾发电作为一种综合利用新能源，不仅为越来越多的生活垃圾、工业垃圾处理指明了方向，而且可以发电、供热，使垃圾变废为宝，为国民经济可持续发展和人们生活、工作环境的改善发挥了良好的经济效益和社会效益！作为一名工程技术人员，本人参与了某垃圾热电厂工程建设的全过程。如何保证电厂移交后的安全、经济与稳定运行，电气设备的安装与调试工作十分重要，而一个科学、合理的专业组织及技术方案，是严肃性的，对施工安装及调试具有指导性的意义，它可以大大提高施工效率、缩短工期，能起到事半功倍之效。

【关键词】 垃圾电厂 电气设备 试验及调试

1 工程概况

该垃圾电厂属市政环保项目，建设规模为3×35t/h（焚烧垃圾200t/d）中温中压循环流化床垃圾焚烧炉和装机容量为2×6000kW抽凝式发电机组，配有35kV变配送电装置。安装工程包括3×35t/h（焚烧垃圾200t/d）中温中压循环流化床垃圾焚烧炉，2×6MW抽凝式汽轮发电机组，35kV变配送电装置，垃圾前置（预处理）系统，化水系统，输送燃料系统以及相应的辅助机械设备、各种管道及电缆等。

与大型火电相比，垃圾热电厂的规模要小得多，但各个系统与大型火电大同小异。由于机组小，综合考虑投资，在电气设备选型上可能稍逊一等，保护的配置方面没有大型机组过于复杂。该厂的电气工程主要包括：接地施工；照明施工；电缆及其设施施工；35kV、6kV、380V屋内配电装置安装；主控制室设备安装及接线；主变压器安装；发电机引出线设备安装；电气设备试验及调试。下面我就简要谈一谈该垃圾热电厂电气设备的试验、调试、并网发电的主要技术内容，以供参考。（如图1）

2 电气设备试验及调试

2.1 电气设备试验及调试包括

电气设备单体试验、电气设备受电、发电机及变压器分系统调试、发电机整套启动试验、发电机与系统并网、发电机带负荷试验。

2.2 电气设备单体试验

2.2.1 单体试验及试运行范围

35kV及6kV开关，电力变压器，发电机，互感器，电力电缆，避雷器，交流电动机，电气仪表，保护装置、自动装置及继电器，二次回路，直流系统及UPS电源。

2.2.2 35kV及6kV开关

（1）测量绝缘拉杆的绝缘电阻值、每相导电回路的直流电阻，应符合产品技术规定；

（2）测量35kV少油断路器泄漏电流，泄漏电流应符合产品有关规定；

（3）少油断路器在合闸状态下进行交流耐压试验，真空断路器应在合闸状态下和分闸状态下分别进行；

（4）测量断路器分合闸时间、分合闸速度、主触头的分合闸同期性，应符合产品技术规定；

（5）测量分合闸线圈的绝缘电阻值和直流电阻值；

（6）断路器的操作机构试验。

2.2.3 电力变压器试验

（1）测量绕组连同套管的直流电阻值应符合有关规定；

（2）检查所有分接头的电压比；

（3）检查变压器的接线组别，应与铭牌一致；

（4）测量绕组连同套管的绝缘电阻及吸收比，应符合有关规定；

（5）测量油浸式变压器的介质损耗角正切值；

（6）测量35kV以上且容量大于10000kVA变压器的直流泄漏电流；

（7）容量在8000kVA以下且绕组电压在110kV以下的电力变压器应进行交流耐压实验；

（8）测量铁芯绝缘的各紧固件对外壳的绝缘电阻；

（9）绝缘油试验；

（10）额定电压的冲击合闸试验。

2.2.4 发电机

（1）测量定子绕组的绝缘电阻和吸收比、定子绕组的直流电阻，应符合产品技术规定；

（2）定子绕组的直流耐压试验和泄漏电流测量。直流耐压值应为3倍额定电压，泄漏电流应符合有关技术规定；

（3）定子绕组的交流耐压试验，试验电压为1.5倍的额定电压加2250V；

（4）测量转子绕组的绝缘电阻，不宜低于0.5MΩ；

（5）转子绕组的交流耐压试验，试验电压应根据发电机的结构参照有关规范而定；

（6）测量发电机、励磁机的绝缘轴承的绝缘电阻，应符合有关规定；

（7）测量转子绕组交流阻抗和功率损耗值，其施加电压的峰值不应超过额定励磁电压值。

2.2.5 互感器

（1）测量绕组的绝缘电阻，应符合有关规定；

（2）交流耐压试验，根据不同的型号和电压等级按有关规定进行；

（3）测量电压互感器的一次绕组的直流电阻，应符合有关规定；

（4）检查互感器的变比，应与铭牌和设计要求相符；

（5）测量1000V以上电压互感器的空载励磁电流，应符合有关规定。

2.2.6 电力电缆

（1）测量绝缘电阻；

（2）直流耐压试验及泄漏电流测量，直流耐压值根据不同的型号和电压等级按有关规定进行，泄漏电流应符合有关技术规定；

（3）检查电缆的相位应与电网的相位一致。

2.2.7 避雷器

（1）测量绝缘电阻应符合有关规定；

（2）测量泄漏电流，并检查组合元件的非线性系数；

（3）测量金属氧化物避雷器的持续电流和工频参考电压，应符合产品技术要求；

（4）检查放电计数器的动作情况及基座绝缘。

2.2.8 交流电动机

（1）测量绝缘电阻及吸收比、绕组的直流电阻值，应符合有关规定；

（2）绕组的交流耐压试验，400V电动机的交流耐压值为1000V；

（3）检查中性点引出电动机的极性及其连接的正确性。

2.2.9 电气仪表

电气仪表应根据不同的种类，根据相应的校验标准逐个校验。

2.2.10 保护装置、自动装置及继电器

（1）保护和自动装置应根据产品的技术文件及其国家有关标准进行逐个逐项进行检验，其各项调试结果应符合有关规定；

（2）继电器应根据不同种类，按照继电器的校验规程逐个逐项进行校验，其结果应符合规程规定。

2.2.11 二次回路

（1）所有的二次回路应根据设计图纸和所接设备的实际需要进行校对，确保正确；

（2）交流电流回路应测量回路的负荷阻抗，交流电压回路应通电检查确认相位正确；

（3）测量回路的绝缘电阻，一般情况下不应小于10 MΩ。当回路电阻大于10 MΩ时可以用2500V摇表测量绝缘电阻持续1分钟代替耐压，小于10 MΩ时应进行交流耐压试验，试验电压为1000V。

2.2.12 直流系统及UPS电源

电气设备带电前，应用施工电源对直流充电柜和UPS电源柜根据出厂技术文件的要求进行调试，并对蓄电池进行充电，为全厂提供交直流控制电源。

2.3 电气设备受电

机组并网发电之前，由于分系统调试和整组调试的需要，电气设备的厂用电系统需从电网受电，电源取自城网某变电所35kV电网出线。

2.3.1 受电范围

35kV母线，#1、#2主变压器，6kVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段母线，#1、#2、#3低厂变、#0低备变，400VⅠ、Ⅱ、Ⅲ段、备用段母线及低压配电装置。

2.3.2 受电应具备的条件

（1）35kV线路保护的分系统调试结束，并投入相应的保护；

（2）35kV母线开关的分系统调试结束，并投入相应的保护；

（3）#1、#2主变压器分系统调试结束，并投入相应的保护；

（4）#1、#2、#3低厂变、#0低备变的分系统调试结束，并投入相应的保护；

（5）线路同期系统分系统调试结束。

2.3.3 受电步骤

（1）35kV开关室受电；

（2）#1、#2主变压器受电；

（3）6kV母线受电；

（4）6kV母线电压核相；

（5）#1、#2、#3低厂变、#0低备变受电；

（6）400V低压配电装置受电；

（7）400V母线电压核相。

2.4 分系统调试

2.4.1 励磁系统

（1）用模拟负载检查调节器的各种调节功能；

（2）用模拟负载校验调节器的保护。

2.4.2 发电机系统

（1）发电机出口开关机构操作试验以及80%额定电压下动作正确；

（2）用所有发电机保护对出口开关进行保护传动试验；

（3）用通电模拟的方法检查发电机的差动回路，差动回路的差流应该为零。

2.4.3 同期系统

（1）外加电源模拟发电机电压和系统电压，对同期系统进行如下检查；

（2）同期回路正常，同期装置工作正常；

（3）同期表指示正确，同期开关工作正常；

（4）同步继电器动作正确；

（5）带发电机出口开关进行同期录波，检查同期系统同期点捕捉正确。

2.4.4 #1、#2变压器系统

（1）变压器高低压侧开关机构操作试验在80%额定电压下动作正确；

（2）变压器高低压侧开关联动正确；

（3）用变压器所有保护对高低压侧开关进行保护传动试验；

（4）坚持变压器低压侧开关机械保护动作正确。

2.5 发电机整套启动试验

（1）测量发电机在升速过程中永磁机的电压相序和电压值，录取永磁机的空载特性。

（2）投入发电机过负荷、过流、频率和负序过流保护。

（3）测量发电机三相短路特性曲线：

1）汽轮机在冲转前，在发电机出口和开关之间加装三相短路排，其额定电流不低于发电机的额定电流；

2）汽轮机升到额定转速，发电机从零加励磁电流，在发电机短路电流升到额定电流的20%左右停留，检查发电机CT电流回路应无开路，差动保护的差流约为零。然后在逐步升到各试验电流值，录取发电机短路特性曲线；

3）测量发电机空载特性曲线；

4）投入发电机差动保护，拆除发电机短路试验用的短路排，拆除时应挂接地线；

5）发电机出口开关应断开且在检修位置，发电机在额定转速下从零加励磁电流，在加到发电机额定电压30%左右停留，检查发电机PT电压回路各点二次电压正常后，再逐步加到额定电压的130%，录取发电机空载特性曲线。在最高电压下停留5分钟，考核发电机的匝间绝缘；

6）发电机升到额定电压时，从PT二次核对发电机电压的相序应与电网的相序一致。

（4）发电机灭磁时间常数测量：发电机加励磁升到额定电压10kV，此时跳开灭磁开关用录波器测量发电机灭磁时间常数。

（5）测量发电机自动灭磁装置分闸后的定子残压：

1）测量发电机灭磁时间常数后，可直接用电压表测量发电机定子相间的残压，此时测量人员应穿绝缘鞋，带绝缘手套；

2）发电机空载轴电压测量；

3）发电机在空载额定电压下，用万用表或交流电压表在发电机的汽端和励端大轴上，可直接测出轴电压值。此时短路发电机轴承油膜，转子两端轴上的电压应等于轴承与机座间的电压。

（6）励磁系统动态调试：

1）发电机在额定转速下，根据实际工作状况对自动励磁系统的有关参数进行必要的调整，使之处于最佳的工作状态；

2）对于自动励磁调节器应进行110%阶跃试验，用录波器录取超调情况及波形；

3）对自动励磁调节器的各种保护和限制进行核对，确定是否达到整定要求。

2.6 发电机与系统并网

发电机与系统并网前应使用同一个电压校对发电机同期回路。主要方法为，拆开发电机的出口母排，使6kV母线与发电机引出线以及母排相间及地保持足够的安全距离，此时应作好相应的安全措施，把发电机的出口开关推到工作位置，使发电机PT及母线PT承受同一个电压，投入同期系统的有关切换开关。此时自动准同期装置处于同步状态，同步检查继电器处于不动作状态，同期表处于同步状态，压差和频差指针基本处于零位，反之应查明原因并消除。然后拉开发电机出口开关并推至检修位置，恢复发电机出口接线。

（1）发电机与系统假并：

1）手动假并：发电机出口开关处于检修位置，发电机在额定转速下加励磁至额定电压，投入同期系统手动回路的有关切换开关，观察整步表各指针状态，此时压差和频差指针应基本在零位，发电机电压略高于系统电压，同步指针按顺时针方向缓慢转动，其滑差周期应大于5秒，反之应进行调整，上述条件达到要求后，在同步表指针接近同步位置时，手动合发电机出口开关，开关应能够合闸，然后拉开开关。

2）自动假并：发电机出口开关处于检修位置，投入同期系统自动回路的切换开关，观察整步表的状态，条件与手动假并时相同，在整步表同步指针转至超前整步点90°左右时，启动自动同期合闸回路，在整步点时发电机出口开关应能够合闸。然后拉开开关，发电机电压降至零。

（2）同期并网：把发电机出口开关推至工作位置，发电机在额定转速下加励磁至额定电压，用自动同期系统使发电机与系统并网，操作方法与自动假并相同。

2.7 发电机带负荷试验

（1）在发电机带30%左右负荷时，用相位钳表测量发电机和35kV线路方向保护的相量，相量正确后投入发电机和35kV线路的方向保护；

（2）分别在50%和100%负荷下测量发电机轴电压；

（3）条件允许的话可以做发电机的进相试验，校核自动励磁系统的低励限制功能。

参考文献：

[1]中华人民共和国建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB50150-2006）.

[2]中华人民共和国电力行业内部标准（原电力工业部建设协调司批准）《火电工程调整试运质量检验及评定标准》（建质[1996]111号文）.