励磁系统试验方案(DOC)

1、励磁系统试验方案 (DOC)习水电厂 #3 发电机励磁调节系统改造投运试验方案批准：审定审核：编制：O 一三年一月七日一、概况习水电厂 #3 发电机励磁调节系统运行多年，元器件老化严 重，故障频繁，运行不可靠，给机组及电网安全运行带来严重威 胁，经厂部批准决定进行改造， 将原 ABB 公司生产的 ABBUNITROL-F 励磁调节设备改造为南瑞科技公司生产的 NES-5100 励磁调节设 备，该工程于 2013 年 11 月 3 日开工，现已安装结束，准备进入 调试阶段，为保证调试工作的顺利开展，特编制本调试方案。二、编制依据试验遵循以下规范但不限于： 发电机励磁系统调度管理规程 DL 279

2、-2012-T 。 发电机励磁系统及装置安装、验收规程DLT 490-2011 。大型汽轮发电机励磁系统技术条件 DLT 843-2010 。三、组织措施1、领导小组：组长：邓先进副组长：刘志刚 雷涛成员： 丁明奎 邹彬美 韦金鹏 杨廷模 班平 胡猛职责：负责 #3 发电机励磁调节系统调试工作的整体协调及指2、试验实施组组长：雷涛副组长：杨廷模成员：李时国 杨恩华 宋力 刘杰 运行当班值长职责：负责 #3 发电机励磁调节系统的整体调试操作、记录等 工作。3、安全保障组组长：杨冬成员：胡猛 李晓伶 谭刚职责：负责检查 #3 发电机励磁调节系统调试期间安全措施的 执行情况。四、调试步骤 静态试验1

3、 外围回路检查 励磁调节装置及可控硅整流柜等装置接线无误， 符合设计要求2 设备通电前检查通电前，励磁调节装置及其它设备作外观、机械结构、插件、励磁系统试验方案 (DOC)元件检查。无任何异常，应符合通电条件3.小电流试验如图:1） 用调压器在可控硅整流桥交流开关处加电压（ 100V）,在直 流开关处加滑动变阻器作为负载，使得流过负载的电流大于2A。2）投入调节器电源，按就地开机按钮，通过增、减磁，观察工 控机显示触发角度、转子电压、转子电流与示波器是否一致。4 .模拟量测量校验用三相保护校验仪输出电压电流， 模拟发电机励磁 PT、保 护及测量用 PT、发电机定子 CT、发电机转子 CT、同步

4、变压 器二次侧输入，观察工控机和信息窗定子电流，转子电流是否各 为 100%注意：加入电压最大值不能超过 150V ，电流最大值不能超 过 5A 。电流需形成回路， 谨防电压电流倒送。 加入定子电压、 定 子电流的二次额定值，观察主界面“ 定子 ”控件中检测到的定 子电压值为 100% ，PT2 电压值为 100% ，正序定子电压值为 100% ，负序定子电压值近似为 0% ，定子电流值为 100% ， 正序定子电流值为 100% ，负序定子电流值近似为 0% 。当电 压、 电流相位角为 0 度时，有功值为额定视在值，无功值近似 为 0 ；当电压、 电流相位角为 90 度时，有功值近似为 0

5、， 无功值为额定视在功率。开关量与输入、输出端子校验通过开关量输入端子模拟各量加入， 观察工控机开关量窗输入 量与之相对应的灯是是否点亮，开关量板的输入灯是否与之相对 应。模拟各种输出的状态，使输出继电器动作，观察工控机开关量 窗输出量与之相对应的灯是否点亮，开关量板的输出灯是否与之 相对应，各输出结点动作是否正常，远方收到的信号是否正确。 5励磁调节装置功能模拟1 ) 定载给定值上下限检查 在工控机设置窗设置为电压闭环或电流闭环，通过增、减磁，观察电压给定值或电流给定值是否与参数窗电压给定或是电流给 定的最大值或最小值相对应。2 ) 负载给定值上下限检查 人为模拟主开关闭合或加机端电压定子电

6、流使有功、无功有 一定值，在工控机设置窗设置为电压闭环或电流闭环。通过增、 减磁，观察电压给定或电流给定是否与参数窗负载电压或负载电 流的最大值或最小值相对应。3 ) 双通道通讯与双机切换功能试验 在两柜正常输出的前提下，观察工控机主控窗主/ 从套输出角度(限幅范围内)相同，通过与增、减磁，观察从套的角度是否 跟踪主套(限幅范围内) ，按主板切换按钮切换主 / 从套，观察示 波器输出波形应无扰动(在空载状态下全程跟踪，在负载状态下 只跟踪负载额定角与空载额定角之间) 。4 ) PT 断线模拟将调节器 A 套置主，断开励磁 PT 一相，装置自动切换至 B柜，主机板和开关量板故障灯亮，工控机显示

7、A 套故障，报警窗 显示 PT 断线， PT 断线输出继电器动作。调节 B 柜操作与 A 柜相同。5 ) 逆变模拟试验 在空载状态下(没有有功、无功和主开关信号) ，使输出有一定电压值，按装置面板上就地逆变按钮，主控窗界面触发角变为120 °，输出电压变为 0 。6 ) 过、欠励模拟试验调节定子电流，当工控机显示有功、无功达到限制给定值时， 工控窗显示限制，报警窗显示过励或欠励限制，相对应继电器输 出动作。 空载试验1 、试验条件： 励磁调节系统静态试验正常。发变组保护已正常投入。发变组处于冷备用状态， 213 开关， 2131 、 2132 刀闸及630甲/乙开关、615开关在断开

8、位置，将励磁专用PT、保护及测量用PT、匝间保护PT小车推至工作位置，各PT二次空开合好。发电机冲转至 3000r/min2 、 试验步骤：2.1 零起升压试验励磁调节装置置 “电压闭环” 方式， 集控室按下励磁投入按钮， 发电机自动建压 5%Ufn ，然后由集控室增磁按钮将机端电压升至 100%Ufn 。2.2 阶跃响应试验2.2.1 机端电压阶跃试验是通过在电压给定上叠加阶跃量来实 现的， 目的是为了校验当前电压闭环的PID 参数， 是否满足机组动态特性的要求。 励磁调节装置切至 “电压闭环”方式，通过 “ 就 地增磁 ”、“ 就地减磁 ”按钮，在 80%Ufn 、 100%Ufn 时通

9、过计算机键入命令，做± 10%Ufn 阶跃响应试验，观察调节性能， 整定 PID 参数。(阶跃响应先在 5%下做，最终在 10% 下做。)2.2.2 转子电流阶跃试验的目的通过多次的阶跃试验， 确定最终的 转子电流 PID 参数。分别将 A、B 套调节器控制方式置 “ 电流 闭环 ” 。设置阶跃量为 5% 额定转子电流，观察并评价动态响 应特性， 动态响应特性应以无超调为标准。 做 实验时先做下阶跃， 再做上阶跃，先下后上2.3 运行方式切换试验在“电压闭环” 、“电流闭环”方式下做 A/B 套切换试验，切换 过程中机端电压无扰动。2.4 逆变灭磁试验确认调节器控制方式为“ 电压闭环

10、 ”，按调节器“ 就地逆 变 ” 按钮，调节装置应可靠逆变灭磁。2.5 转子电流阶跃试验励磁调节装置置“电流闭环”方式，做转子电流± 5%Hn 阶跃 响应试验，整定 PID 参数。2.6 空载 PT 断线试验调节装置 A 套为主，将调节装置励磁 PT 三相中某相断开，调 节器自动切换至 B 套， 面板上指示 A 套故障， PT 断线灯亮。 恢复 励磁 PT 断线，断开计量及保护用 PT 某相，调节器自动切换至 A 套，B套故障和PT断线灯亮。2.7 频率特性及 V/F 限制试验 将机端电压调整为额定值。降低机组转速， 使得机组频率逐步降 低到 45Hz 。在从 50Hz 降低到 47

11、.16Hz 的过程中，机端电压和电压给定保持不变，转子电流逐渐上升；在到达 47.16Hz 时， 调节器报出 V/F 限制，机端电压下降；在 47.16Hz 降低到 45Hz 的过程中，机端电压持续下降；在到达 45Hz 时，调节器自动逆变 停机。 并网试验1、试验条件： 励磁系统静态试验及空载试验正常。 发变组保护正确投入。 机组并网运行正常。 已征得中调批准。2 、 试验步骤：2.1 校验 P、 Q 测量及投入调差试验带一定负载下，校验 P、 Q 测量值，使之与实际值相符。同时 投入调差功能。注意：当发电机输出 / 吸收无功较大（相对于视在功率） 时， 调差的投退要慢，即逐级调整调差系数到

12、需要的设定值，并在调 整过程中注意发电机机端电压的变化，根据需要做增减磁操作。2.2 A 、 B 套切换试验在主界面观察 A 套为主， B 套为从， A/B 套空载， A/B 套 正常， A/B 套控制方式 “ 在电压闭环 ”。在调节装置面板上作 手动切换（ A 套切至 B 套和 B 套切至 A 套），切换过程中机组无 功不变化。注意： 在主界面观察两套电压给定值相同、触发角度相同、 机端电压实际值差别小于 0.2% ， 可以进行主从切换。2.3 电流闭环试验在一定负载下，调节装置由电压闭环切换至电流闭环，切换过 程中电压和无功应无波动。在电流闭环下增减磁，无功平滑变化， 无摆动。2.4 欠励

13、试验欠励试验是为了验证调节器欠励限制的功能， 而不是为了验证 发电机无功进相运行的能力。因此， 可以通过修改欠励定值的方 式来做试验。调整无功至欠励限制动作值，两套调节装置欠励限制动作，此 时减磁，无功不变，增磁返回。2.5 过励试验无功过励试验是为了验证调节器无功过励限制的功能， 而不 是为了验证发电机无功迟相运行的能力。因此，可以通过修改过 励定值的方式来做试验。调整无功至过励限制动作值， 约 5 秒后两套调节装置过励限制 动作，此时增磁，无功不变，减磁返回。2.6 甩负荷试验试验是为了考验励磁调节器性能， 是否可以在发电机解列后 将机端电压维持在额定值。机组带一定的负荷，发电机及汽轮机各

14、参数运行正常，征得调度同意，断开发变组 213 开关进行机组甩负荷，调节器应稳定机 端电压在额定。2.6 PSS 试验该试验由电热检修部配合，贵州电力试验研究院主导进行。2.6.1 试验条件2.6.1.1 试验机组和励磁系统外于完好状态，调节器除 PSS 外， 所有附加限制和保护功能投入运行。2.6.1.2 与试验机组有关的继电保护投入运行。2.6.1.3 励磁调节器制造厂家技术人员确认设备符合试验要求。2.6.1.4 试验人员熟悉相关试验方法和仪器，检查试验仪器工作 正常。2.6.1.5 试验时，发电机组有功功率能保持在 121MW 以上。2.6.1.6 试验时，励磁调节器单通道运行，另一套

15、备用。2.6.2 试验接线2.6.2.1 将发电机 PT 三相电压信号、 A、 B、 C 三相电流信号以 及发电机励磁电压、励磁电流信号接入 WFLC 录波仪，试验时记 录发电机的电压、有功功率、发电机励磁电压、励磁电流信号。2.6.2.2 将动态信号分析仪的白噪声信号接入励磁调节器的TEST 输入端子。2.6.3 试验项目励磁系统试验方案 (DOC)2.6.3.1 励磁系统无补偿特性测量在 PSS 输出信号迭加点输入白噪声信号 （ PSS 退出运行），用 动态信号分析仪测量发电机端电压对于 PSS 输出信号迭加点的相 频特性即励磁系统滞后特性 （如果励磁调节器不能满足试验功能， 可按照励磁调

16、节器制造厂家方法进行；按南网总调的要求两套调 节器均需进行测试） 。2.6.3.2 PSS 超前 /滞后整定根据励磁系统无补偿特性和 PSS的传递函数计算PSS相位补 偿特性整定 PSS 参数。2.6.3.3 有补偿特性试验在PSS投入运行的情况下， 在PSS的信号输入端输入白噪声 信号，用动态信号分析仪测量发电机电压对于 PSS 信号输入点的 相频特性。校验 PSS 补偿特性的正确性（如果励磁调节器不能满 足该试验功能，可按照励磁调节器制造厂家方法进行；按南网总 调的要求两套调节器均需进行测试） 。2.6.3.4 PSS 临界增益测量逐步增加 PSS 的增益，观察发电机转子电压和无功功率的波

17、 动情况，确定 PSS 的临界增益。2.6.3.5 PSS 增益整定PSS的实际增益取临界增益的1/21/3 O2.6.3.6 电压给定阶跃试验在 PSS 投入和退出两种情况下进行发电机电压给定阶跃试验 并录波，阶跃量根据发电机有功的波动情况进行调整，但一般不 超过额定电压的 4，比较 PSS 投入和退出两种情况下有功功率 的波动情况，需要时可对PSS的参数进行调整。2.6.3.7 PSS 有功投切门槛测试试验根据发电机实际有功的大小，修改励磁调节器中的 PSS 投切 门槛，观察PSS的投入和退出情况，检查PSS自动投切功能是否正常。2.6.3.8 PSS 输出限幅试验修改PSS的输出限幅值，

18、观察不同限幅情况下，PSS对阶跃试验中功率振荡的抑制效果的影响。263.9 试验合格后，将最终的PSS参数写入另一套调节器。然后切换到另一套调节器运行，重复进行 2.6.3.6 项。2.6.3.10 PSS 反调试验在 PSS 投入的情况下，按照运行时可能出现的最快调节速度 进行原动机功率调节（增加和减少各 40MW ），观察发电机无功 功率的波动即反调情况。五、安全措施及注意事项5.1 试验前进行技术交底， 参加试验人员应熟悉试验方案； 试验前 电气试验人员必须认真做好发电机灭磁过压保护装置试验，试验 情况、设备状况等须向相关人员汇报。试验前，运行值班人员应 做好失磁、过电压、发电机跳闸、发电机振荡等事故预想。试验 前，需要对每一个测量信号的电压范围进行核对，防止高压信号 髙于设备的绝缘等级。高压信号接入必须具有特别的人员及设备 的安全措施。5.2试验接线应防止 PT短路、CT开路（包括试验结束后接线的拆除和恢复）。5.