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高壓發(fā)電機勵磁系統的靜態(tài)試驗方法 |
摘要：勵磁系統是發(fā)電機的重要組成部份，其中，勵磁功率單元用于向發(fā)電機的磁場(chǎng)繞組提供直流電流，以建立直流磁場(chǎng)；而勵磁調節器則用于在正常運行或發(fā)生故障時(shí)調節勵磁電流，以滿(mǎn)足安全運行的需要。由于勵磁系統對發(fā)電機的安全穩定運行有很大的影響，因此，需要定期對勵磁系統整套裝置進(jìn)行試驗，用于評估電氣設備的性能和可靠性。勵磁特性試驗可以幫助使用者了解發(fā)電機勵磁特性曲線(xiàn)，以及設備在不同負載條件下的響應能力。為此，康明斯公司在本文主要闡述了勵磁系統特性試驗方法以及對其結果進(jìn)行解讀，以幫助讀者更好地理解和數據應用。
一、勵磁系統試驗目的、內容和準備
1、試驗目的
通過(guò)勵磁系統試驗，驗證發(fā)電機勵磁系統的性能和可靠性，確保其在實(shí)際運行中能夠持續穩定地為發(fā)電機提供足夠的勵磁電流，以保證發(fā)電機的正常運行。
2、試驗內容
（1）勵磁系統參數測量：測量并記錄勵磁系統的電流、電壓、頻率等參數，包括運行和停機狀態(tài)下的參數。
（2）勵磁系統響應試驗：對發(fā)電機的勵磁系統進(jìn)行負載變化試驗，觀(guān)察勵磁系統對負載變化的響應時(shí)間和穩定性，評估其調節性能。
（3）勵磁系統穩定性試驗：對發(fā)電機的勵磁系統進(jìn)行穩定性試驗，觀(guān)察勵磁系統在額定負載下的穩定性能，判斷其是否能夠滿(mǎn)足發(fā)電機的運行要求。
（4）勵磁系統失效試驗：通過(guò)人為切斷勵磁系統的電源，觀(guān)察勵磁系統失效后的發(fā)電機運行情況，評估勵磁系統失效對發(fā)電機的影響并采取相應措施。
（5）勵磁系統過(guò)載試驗：對勵磁系統進(jìn)行過(guò)載試驗，測試其承受能力和保護措施的有效性，以確保在超過(guò)額定負荷時(shí)能夠及時(shí)采取保護措施。
3、試驗前準備
（1）準備好試驗所需的儀器設備，包括電流表、電壓表、頻率計等。
（2）對發(fā)電機的勵磁系統進(jìn)行全面檢查，確保勵磁系統的各個(gè)部件完好無(wú)損，沒(méi)有松動(dòng)或損壞的情況。
（3）根據試驗內容編制試驗方案和試驗操作指導書(shū)，并進(jìn)行試驗人員培訓，確保試驗人員了解試驗目的、方法和注意事項。
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圖1 柴油發(fā)電機組冷態(tài)功能試驗供電連接圖 |
圖2 發(fā)電機勵磁系統主回路圖 |
二、勵磁系統特性試驗步驟
1、參數設置
（1）最大電壓：
設置范圍0～1000V，為儀器輸出的最高設置電壓，通常電壓設置值稍大于拐點(diǎn)電壓，這樣可以使曲線(xiàn)顯示的比例更加協(xié)調，電壓設置過(guò)高，曲線(xiàn)貼近Y軸，電壓設置過(guò)低，曲線(xiàn)貼近X軸。如果試驗中電壓達到設定值，將會(huì )自動(dòng)停止升壓，以免損壞設備。
（2）最大電流：
設置范圍0～20A，為儀器輸出的最高設置電流，如果試驗中電流達到設定值，將會(huì )自動(dòng)停止升流，以免損壞設備。通常電流設置為1A，就可以測試到拐點(diǎn)值。
（3）二次阻抗：
CT二次側阻抗，如果不知道具體參數可以設為0。
（4）額定二次電流：
CT二次側額定電流，通常為1A或者5A。
使用旋轉鼠標輸入設定值；選擇開(kāi)始，儀器開(kāi)始輸出電壓和電流并逐點(diǎn)繪制曲線(xiàn)；選擇返回，退回主菜單。
2、 開(kāi)始試驗
在試驗過(guò)程中，按下停止試驗，試驗將會(huì )停止，調壓器回零。當儀器輸出的電壓值或電流值中的任何一個(gè)達到設定值時(shí)，試驗結束，調壓器回零。參考GB 1207-2006、GB 1208-2006等標準設計，用于自動(dòng)測試，適用于實(shí)驗室及現場(chǎng)檢測?？勺詣?dòng)完成CT勵磁特性、CT變比、CT極性、CT比差、CT角差、CT一次通流、CT/PT交流耐壓的測試。
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3、 勵磁特性曲線(xiàn)界面
試驗完畢后顯示勵磁特性曲線(xiàn)，右下方U和I為拐點(diǎn)值。
（1）打?。?/span>
打印勵磁特性曲線(xiàn)和數據，數據列表中兩條橫線(xiàn)內為拐點(diǎn)值。
（2）誤差曲線(xiàn)：
選擇5%誤差曲線(xiàn)或者10%誤差曲線(xiàn)，選定后進(jìn)入對應誤差曲線(xiàn)界面。
（3）數據：
顯示勵磁特性曲線(xiàn)的試驗數據列表。
（4）保存：
保存當前試驗數據，記錄可在數據查詢(xún)菜單中查看。
（5）返回：
返回參數設置界面。
4、誤差曲線(xiàn)界面
誤差曲線(xiàn)就是根據勵磁電流和電壓計算出的電流倍數（M）與允許二次負荷（ZII）之間的對應關(guān)系。
（1）打?。?/span>
打印誤差曲線(xiàn)和數據。
（2）數據：
顯示計算出的誤差曲線(xiàn)的數據列表。
（3）返回：
返回勵磁特性曲線(xiàn)界面。
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三、勵磁系統試驗數據處理與分析
勵磁特性試驗通常包括以下幾個(gè)關(guān)鍵參數：額定電壓、額定頻率、負載電流、勵磁電流和勵磁電壓。額定電壓和頻率是指電氣設備的標準工作電壓和頻率，負載電流是設備在額定電壓和頻率下的工作電流。勵磁電流和勵磁電壓是試驗中的關(guān)鍵參數,用于評估設備在不同負載條件下的勵磁特性。
1、勵磁特性曲線(xiàn)
勵磁特性試驗的最主要結果就是勵磁特性曲線(xiàn)。勵磁特性曲線(xiàn)描述了設備在不同勵磁電流下的勵磁電壓響應。通常，勵磁特性曲線(xiàn)是一個(gè)非線(xiàn)性曲線(xiàn)，其形狀取決于設備的特性和設計。曲線(xiàn)的斜率表示設備的勵磁響應速度，斜率越大表示設備的勵磁響應速度越快。勵磁特性曲線(xiàn)的解讀需要考慮以下幾個(gè)因素：
（1）飽和區域：
當勵磁電流增加到一定值時(shí)，勵磁特性曲線(xiàn)將進(jìn)入飽和區域。在飽和區域，設備的勵磁響應速度明顯減慢，勵磁電壓的增加不再對勵磁電流產(chǎn)生明顯的影響。對于某些設備來(lái)說(shuō)，飽和區域可能是有利的，因為它可以防止勵磁電壓的劇烈波動(dòng)。
（2）非線(xiàn)性特性：
勵磁特性曲線(xiàn)通常是一個(gè)非線(xiàn)性曲線(xiàn)，這意味著(zhù)設備的勵磁響應不是簡(jiǎn)單的線(xiàn)性關(guān)系。這種非線(xiàn)性特性可能是由于設備內部磁路的飽和效應無(wú)水印或其他因素引起的。理解設備的非線(xiàn)性特性對于正確評估設備的性能至關(guān)重要。
（3）頻率依賴(lài)性：
一些設備的勵磁特性可能會(huì )隨著(zhù)頻率的變化而變化。這意味著(zhù)在不同頻率下進(jìn)行勵磁特性試驗時(shí)，得到的結果可能會(huì )有所不同。這需要工程師在設計和選擇設備時(shí)考慮頻率的影響。
2、勵磁特性試驗結構分析
勵磁特性試驗結果的解讀對于評估設備的性能和可靠性至關(guān)重要。根據勵磁特性曲線(xiàn)的形狀和斜率，可以判斷設備的勵磁響應速度和穩定性。在實(shí)際應用中,工程師可以根據勵磁特性試驗結果來(lái)優(yōu)化設備的設計和運行參數，以確保設備在各種負載條件下均能穩定工作。
（1）對于參數測量數據，可以進(jìn)行統計分析，對勵磁系統的運行狀況進(jìn)行評估。
（2）對于勵磁系統響應試驗，可以繪制曲線(xiàn)圖，直觀(guān)地表現勵磁系統的響應特性。
（3）對于勵磁系統穩定性試驗，可以進(jìn)行穩定性分析，評估勵磁系統在額定負載下的穩定性能。
（4）對于勵磁系統失效試驗和過(guò)載試驗，可以根據觀(guān)察結果評估勵磁系統的可靠性和保護措施的有效性，并采取相應的改進(jìn)措施。
根據試驗結果及數據分析，對勵磁系統的性能和可靠性進(jìn)行總結，并提出相應的改進(jìn)措施。試驗總結可以包括勵磁系統的優(yōu)點(diǎn)與不足，改進(jìn)措施可以包括增加保護措施、提升勵磁系統的調節性能等。
總結：
勵磁系統作為應急柴油發(fā)電機組的重要組成部分，正確的試驗方法能夠有效驗證勵磁系統各功能的正確性，保證柴油發(fā)電機組的可靠性。以上所述內容就是勵磁系統試驗的基本方案，具體的試驗內容和步驟可根據實(shí)際情況進(jìn)行調整和補充。此外，勵磁特性試驗結果的解讀對于評估發(fā)電機的性能和可靠性至關(guān)重要。通過(guò)分析勵磁特性曲線(xiàn)的形狀、斜率和非線(xiàn)性特性，可以判斷發(fā)電機的勵磁響應速度和穩定性，并為發(fā)電機的設計和選擇提供指導。在應用中，勵磁特性試驗結果可以被用于優(yōu)化發(fā)電機的設計參數和運行參數，并比較不同廠(chǎng)家的發(fā)電機性能。綜上所述，勵磁特性試驗結果解讀是電氣工程中不可或缺的一部分，對于確保發(fā)電機的性能和可靠性具有重要意義。
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