電氣盤車裝置
簡(jiǎn)介
宜昌市勁康科技有限責(zé)任公司
發(fā)電機(jī)電動(dòng)盤車系統(tǒng)
技
術(shù)
說(shuō)
明
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三、 以富春江電廠為例技術(shù)設(shè)計(jì) 3
一、概述
1989年葛洲壩二江電廠電修車間為3號(hào)機(jī)組擴(kuò)修研發(fā)了第一代電動(dòng)盤車裝置，平穩(wěn)安全運(yùn)行10年后，1999年由于技術(shù)更新?lián)Q代由宜昌市勁康科技有限責(zé)任公司為葛洲壩檢修廠提供了第二代電動(dòng)盤車裝置，該裝置為每年機(jī)組大修提供了有力的保障。
2008年在此基礎(chǔ)上研發(fā)了第三代電動(dòng)盤車裝置，該裝置的技術(shù)更加先進(jìn)、盤車電流調(diào)節(jié)更加平穩(wěn)，且增加了電氣自動(dòng)盤車功能，第三代盤車裝置先后運(yùn)用于葛洲壩電廠，富春江電廠并得到了用戶一致好評(píng)。
葛洲壩電廠基于宜昌市勁康科技有限責(zé)任公司第三代盤車裝置的自動(dòng)盤車、換相技術(shù)，于2010年在國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)并通過(guò)了實(shí)用新型專利。
二、功能簡(jiǎn)述
在電機(jī)的檢修中，特別是在大修或擴(kuò)大性大修中，往往要利用盤車來(lái)研磨推力軸承軸瓦和檢查定子線圈槽楔。采用機(jī)械盤車速度慢、定位差、勞動(dòng)強(qiáng)度大；特別是大型水輪發(fā)電機(jī)組，要使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，需要很大的盤車轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。而采用電力拖動(dòng)法即電動(dòng)盤車裝置，就比機(jī)械盤車簡(jiǎn)單、省力、準(zhǔn)確。
載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受到磁力的作用。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組通以恒定直流時(shí)，轉(zhuǎn)子各磁極將產(chǎn)生恒定磁勢(shì)IfW，從而在氣隙間及定子鐵芯上產(chǎn)生恒定磁通Φ。此時(shí)若定子線圈單相或多相通以直流時(shí)，定子線圈即線棒就會(huì)受到順時(shí)針（或反時(shí)針）的磁力，根據(jù)作用力和反作用力原理，轉(zhuǎn)子就會(huì)受到反時(shí)針（或順時(shí)針）的磁力，轉(zhuǎn)子也就旋轉(zhuǎn)起來(lái)。
對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，當(dāng)轉(zhuǎn)子通以直流電流并產(chǎn)生N、S磁場(chǎng)，三相定子線圈也分別依此通以恒定直流時(shí)，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。
三、以富春江電廠為例技術(shù)設(shè)計(jì)
A. 設(shè)備的配置、布置方式
電動(dòng)盤車主要設(shè)備包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源裝置部分（空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)、干燥用）和發(fā)電機(jī)定子電源裝置部分（電動(dòng)盤車）。
發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源裝置部分主要由1臺(tái)隔離變壓器（勵(lì)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(cè)量電路等）、連接電纜等組成，設(shè)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(guò)兩芯電纜（或兩根單芯電纜）與電纜道內(nèi)中間轉(zhuǎn)接箱母線相連接，再通過(guò)電力電纜連接至6臺(tái)發(fā)電機(jī)零升柜。中央控制室裝設(shè)1套遠(yuǎn)方勵(lì)磁調(diào)節(jié)、測(cè)量、控制裝置，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控操作，具體實(shí)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(jī)定子電源裝置部分由隔離變壓器（勵(lì)磁變壓器）、可控硅全橋整流柜（1套整流電路和測(cè)量電路、3套大電流直流開關(guān)、1套控制電路等）、連接電纜等部分組成。為可移動(dòng)式，隔離變壓器和可控硅全橋整流柜安裝在1個(gè)柜子內(nèi)，盤車時(shí)定子電源裝置由起重機(jī)吊到廠房21.00高程某臺(tái)發(fā)電機(jī)定子出線合適位置，再通過(guò)軟電纜分別連接至電源和發(fā)電機(jī)定子出線。
發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源裝置和定子電源裝置均由廠用400V供電。轉(zhuǎn)子電源部分供電方式固定接于2號(hào)號(hào)廠用配電室Ⅲ段母線3D4柜D抽屜630A開關(guān)，定子電源部分采取移動(dòng)供電方式，接于最近的1號(hào)（或2、3號(hào)）公用動(dòng)力盤400A備用開關(guān)上。
B. 遵循的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范
靜電放電試驗(yàn) IEC255-22-2
高頻干擾試驗(yàn) IEC255-22-1
高頻干擾電壓測(cè)試 IEC255-5
快速瞬變干擾試驗(yàn) IEC255-22-4
量度繼電器和保護(hù)裝置 GB/T14537-93
電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則 GB7450
電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50260-1996
絕緣電壓、沖擊耐壓測(cè)試 IEC255-5
電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（工頻耐壓試驗(yàn)部分）
大中型水輪發(fā)電機(jī)靜態(tài)整流勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置試驗(yàn)規(guī)程 DL／T489－92
水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件 DL/T 578－95
大中型水輪發(fā)電機(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置技術(shù)條件 DL/T583－1995
發(fā)電廠檢修規(guī)程 DL/T596－1996
計(jì)算機(jī)場(chǎng)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(duì)濕度 5%～95%
2 大氣壓力 86～ 106Kpa
2 貯存、運(yùn)輸極限環(huán)境溫度；
2 裝置的貯存、運(yùn)輸及安裝允許的環(huán)境溫度為-25℃ ～ +75℃，在不施加任何激勵(lì)量的條件下，不出現(xiàn)不可逆變化。
四、技術(shù)說(shuō)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(gè)直流接觸器和三個(gè)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(shí)所產(chǎn)生的過(guò)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(jiǎn)單，使用操作方便。：
n 總進(jìn)線自動(dòng)空氣開關(guān)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(guò)電壓保護(hù)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(shì)；
l 轉(zhuǎn)子柜
盤車裝置轉(zhuǎn)子柜，由三相全控橋整流器，一個(gè)直流端過(guò)壓保護(hù)組成，滅磁由發(fā)電機(jī)勵(lì)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(jiǎn)單，使用操作方便。：
n 總進(jìn)線自動(dòng)空氣開關(guān)ZK
n 整流變壓器
n 過(guò)壓保護(hù)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(guò)電壓保護(hù)裝置；
n 緊急情況下可跳開發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)；
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(gè)直流開關(guān)和三個(gè)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(shí)所產(chǎn)生的過(guò)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(jiǎn)單，使用操作方便。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)盤車試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，定子電源柜在輸出800A左右轉(zhuǎn)子就能轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jì)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(dǎo)線壓降，變壓器選定標(biāo)準(zhǔn)容量為：80kVA
（1）定子電源變壓器主要參數(shù)如下：
型號(hào)：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(jí)：F
聯(lián)結(jié)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(hào)ZP-1500A/1000V,散熱器型號(hào)為SF-16。
（3）直流開關(guān)和其他器件
定子電源柜的直流開關(guān)采用法國(guó)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(hù)。分流器規(guī)格2000A/75mV采用優(yōu)質(zhì)表計(jì)。
（4）技術(shù)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(jìn)行調(diào)節(jié)控制，可監(jiān)視測(cè)量交流電源側(cè)三相電壓、電流和直流側(cè)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(zhuǎn)子盤車電源柜配置
轉(zhuǎn)子電源變壓器使用原來(lái)的變壓器，原變壓器主要參數(shù)如下：
? 型號(hào)：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(jí)：F
? 聯(lián)結(jié)組別：Y，d11
? 阻抗電壓：4%
? 冷卻方式：AN
a) 外殼防護(hù)等級(jí)：IP00
（2）整流管：
轉(zhuǎn)子部分：可控硅型號(hào)ZP-1000A/800V，散熱器型號(hào)為SF-16。
（3）開關(guān)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(hù)。分流器規(guī)格1500A/75mv采用優(yōu)質(zhì)表計(jì)。
（4）技術(shù)參數(shù)
2 額定輸入電壓：400VAC/50HZ
2 轉(zhuǎn)子柜輸出電壓：0～300V連續(xù)可調(diào)（DC）
2 轉(zhuǎn)子柜輸出電流：0～1250A（DC）
2 可在現(xiàn)地（柜上）和遠(yuǎn)方（中央控制室）分別進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，現(xiàn)地可監(jiān)視測(cè)量交流電源側(cè)三相電壓、電流和直流側(cè)電壓、電流等，中央控制室可監(jiān)視測(cè)直流側(cè)電壓、電流等。
（5）轉(zhuǎn)子系統(tǒng)組屏方案
盤車裝置轉(zhuǎn)子電源柜部分使用一塊屏，變壓器外置（使用原有變壓器）。
轉(zhuǎn)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(shù)性能
l 盤車時(shí)轉(zhuǎn)子定位準(zhǔn)確度：25mm；
l 盤車速度： 0.02～0.1轉(zhuǎn)/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(hù)功能，輸出開接點(diǎn)，緊急情況下可跳開發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)。
l 具有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、可控硅擊穿保護(hù)等功能，轉(zhuǎn)子柜配置直流過(guò)壓保護(hù)；
l 具有繞組干燥功能：定、轉(zhuǎn)子電源柜均能向發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組供電進(jìn)行干燥，供電電流可調(diào)節(jié)。
l 發(fā)電機(jī)電動(dòng)盤車功能
1） 盤車裝置具有通用性，可以滿足6臺(tái)發(fā)電機(jī)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(cè)用大電流開關(guān)進(jìn)行切換的方式，轉(zhuǎn)子繞組采用一套獨(dú)立的三相全控整流電路供電。
2） 轉(zhuǎn)子電源、定子電源采用晶閘管橋式可控電路，轉(zhuǎn)子勵(lì)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(dá)到控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子快速啟動(dòng)、平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)和一定的定位精度。
3） 盤車裝置能滿足在拆除數(shù)個(gè)磁極的情況下仍能進(jìn)行一定范圍的盤車要求。
4） 盤車定子柜分為手動(dòng)和連續(xù)兩種工作方式。
l 調(diào)節(jié)器
設(shè)計(jì)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(guān)、及相關(guān)設(shè)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(gòu)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(hù)信號(hào)輸入、故障保護(hù)信號(hào)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(gè)裝置始終工作在穩(wěn)流狀態(tài)下，定子柜運(yùn)行方式下又可選擇“連續(xù)”、“點(diǎn)動(dòng)”兩種換相方式。連續(xù)方式下由控制器自動(dòng)換相，其換相間隔時(shí)間由盤車的電流變化自動(dòng)確定。點(diǎn)動(dòng)方式只需要在盤柜柜門或遠(yuǎn)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(jī)界面顯示.
u 運(yùn)行狀態(tài)指示，故障指示信號(hào)燈指示。
u 在運(yùn)行過(guò)程中，分別設(shè)有過(guò)流，過(guò)壓保護(hù)、電流限制、直流電壓輸出限制、
u 修改參數(shù)簡(jiǎn)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(shí)，控制器自動(dòng)增大控制角α，以便減小輸出電流，減小對(duì)系統(tǒng)的沖擊。
