发电机励磁系统试验

发电机励磁系统试验

福建省电力试验研究院2021/5/91试验分类型式试验出厂试验交接试验大修试验2021/5/92交接试验的主要项目静态调试发电机空载时的试验发电机带负荷时的试验PSS试验励磁系统建模试验2021/5/93静态调试回路检查和保护试验一样，应进行相关的查线工作主回路和二次回路的绝缘测试1）励磁主回路：使用2500V兆欧表测得的绝缘电阻不低于0.5MΩ2）直流操作回路、交流回路、低压电器及其回路、二次回路：用500V或1000V兆欧表测得的绝缘电阻均应不低于1MΩ，比较潮湿的地方可以不小于0.5MΩ2021/5/94静态调试调节器交流通道试验同保护装置试验，对于微机励磁调节器，应模拟发电机定子电压电流、励磁电压电流输入到调节器，检查发电机定子电压电流、有功、无功，励磁电压、电流等测量值是否正确和DCS、发变组保护的联调励磁调节器和监控系统的通讯联系正在成为必不可少的功能；调节器和DCS之间的联调主要是DCS对调节器的控制和操作，以及调节器部分采样和报警信号的上传，这些都应该在静态时完整地进行试验调节器和发变组保护之间的联调主要是保护联跳灭磁开关和励磁系统故障向保护装置发信的回路2021/5/95调节器各单元特性试验低励限制静态试验：按照中调提供的低励限制整定值设置低励限制动作线，通常情况下定值为发电机有功功率等于0和额定时相应的无功功率值。试验时，模拟发电机电压电流输入到调节器，调整发电机电流幅值和相角，测量调节器发出“低励限制”动作时的有功功率和无功功率关系曲线。在中调给出定值的两点，应该保证与定值相一致，同时测量得出的曲线应该符合调节器整定的数学表达式。动态校核：在发电机并网后带不同有功负荷时进行，一般校核一、两点即可，确认实际动作曲线和静态试验结果相一致2021/5/96调节器各单元特性试验低励限制2021/5/97调节器各单元特性试验过励限制静态试验：一般在整定的过励限制值下进行。模拟励磁电流（分流器输出或整流桥交流侧的CT回路），增加励磁电流至过励限制启动值（通常为1.1倍额定励磁电流），调节器发出过励限制信号有的调节器不是以励磁电流判断过励，而是根据发电机无功功率判断过励，这时的试验方法和低励限制的静态试验相类似，只是功率因数角不同而已动态校核：在发电机空载或带负荷后进行。此时只能通过临时修改定值的方法进行。增加励磁电流到临时定值后，调节器应发出过励限制信号并闭锁增磁操作。试验结束后应恢复原定值2021/5/98调节器各单元特性试验V/Hz限制静态试验：将频率可调整的电压作为发电机电压输入调节器，分别改变电压的幅值和频率进行试验。改变电压幅值和频率获得的V/Hz比值应当相同如果有反时限特性则应该测量反时限参数动态校核：在发电机空载时进行；调节发电机电压幅值和频率到整定值，调节器应发报警信号并闭锁发电机增磁；发电机频率变化时，相应的电压幅值的变化应符合设计的要求。当发电机频率低于45Hz时，调节器应逆变灭磁2021/5/99调节器各单元特性试验小电流试验（移相和脉冲触发）在发电机未启动时进行；断开灭磁开关，在灭磁开关前临时接入一个假负载进行试验置调节器的运行方式为定角度方式，模拟调节器运行的条件，使调节器输出脉冲。用示波器观察触发脉冲波形，应均匀分布，脉冲的陡度、脉宽、幅值等符合要求，调整时变化平滑2021/5/910动态试验配合高压专业进行的发电机短路、空载特性试验在进行短路和零起升压试验时，应将调节器设置为手动或定角度方式进行。有的调节器允许自动方式下进行零起升压试验励磁方式为自并励的机组，在进行短路试验时，需临时接入励磁电源2021/5/911动态试验PT回路核相在发电机定子电压升至额定时，对接入调节器的两组PT进行同源核相对于系统PT，在发变组带母线升压时，进行同源核相2021/5/912动态试验手、自动方式调压范围试验进行励磁系统空载时，分别切换到手动、自动通道运行，调节定子电压至调节器可以稳定运行的最大、最小值，进行调压范围试验自动通道的调节范围为70%~110%Un，手动通道的调节范围为20%~110%Un2021/5/913动态试验A、B套调节器之间的切换和手、自动运行方式切换检查励磁调节器各调节通道和控制方式间的跟踪、切换条件和无扰切换。无扰切换包含两层意思：稳态的差异很小和动态的波动很小试验时，通过录波方式，检查机端电压和励磁电压电流的波动情况，应实现无扰切换发电机并网带负荷后进行的切换试验，应该记录发电机无功功率的波动情况2021/5/914动态试验阶跃试验测试并调整励磁调节器的PID参数，使得在线性范围内的自动电压调节动态品质达到标准要求；发电机空载给定阶跃试验也是励磁系统模型参数确认试验的重要内容设置自动方式，设置阶跃试验方式，设置阶跃量，发电机转速达到额定并且保持稳定。为防止发生异常，可现在低电压（90%Un）下进行5%阶跃试验，调整调节器PID参数，阶跃响应品质合格后再在额定值下试验录取发电机电压和调节器输出波形；计算发电机电压阶跃的超调量、上升时间、调节时间和振荡次数，应符合标准；如果不符合标准，修改PID参数，重做阶跃试验，直到阶跃响应品质符合标准为止2021/5/915动态试验阶跃试验Δ=偏差；ts－调节时间；tp－峰值时间；Um－峰值电压；U0－稳态电压.超调量2021/5/916动态试验电压/频率特性（V/Hz限制）试验调节发电机机端电压幅值或频率，检查V/Hz限制动作的准确性过励限制试验临时修改定值，进行过励限制试验，检查调节器报警和动作的正确性PT断线保护试验模拟励磁PT或测量PT断线，检查调节器动作的正确性2021/5/917动态试验起励、自动方式零起升压包括自动方式下低定值零起升压、预置值（通常为额定）升压，录取机端电压波形，分析发电机定子电压调整时间、调整次数、超调量等数据灭磁试验（逆变、保护跳灭磁开关）调节器发出逆变命令灭磁，机端电压降为0；录取机端电压波形，分析励磁绕组灭磁时间发电机处于并网状态时，应闭锁逆变灭磁模拟保护动作跳开灭磁开关，机端电压降为0；录取机端电压波形，分析励磁绕组灭磁时间逆变灭磁失败时，应跳开灭磁开关进行灭磁2021/5/918动态试验相量测量发电机并网带负荷后，用钳形相位表检查PT、CT二次回路的幅值和相位；测量得到的数值应该和调节器的采样值相吻合，这样才能保证调节器的反馈正确无功调差率试验检查调差极性；在发电机并网带负荷时，将调差率从零增加，如调节器输出减少，则为正调差；负调差则相反整定调差率；按照现行励磁管理条例，调差率的整定值由调度提出，因为该值与电力系统电压稳定有关。通常情况下，对于机端直接并联的发电机调差率可选4%~8%，对于单元机组设置调差率为-4%~0%观察在设置的调差率下机组运行的稳定性。如果外界引起的母线电压波动造成两机争抢无功功率，则应当增加正调差率或减少负调差率2021/5/919动态试验甩负荷试验测试励磁调节器在发电机甩负荷时对发电机电压的控制能力试验时，解除发电机断路器联跳灭磁开关回路。试验时，录取发电机电压、频率，励磁电压电流，确认甩负荷过程电压给定值维持在原值或正常值；汽轮发电机电压最大值不大于额定值的115%，水轮发电机电压最大值不大于额定值的130%；发电机电压不产生连续振荡试验前临时加装过电压继电器，汽轮发电机120%Un时，水轮发电机135%Un时，瞬时动作跳灭磁开关2021/5/920励磁系统建模试验静态试验

在进行AVR模型建模仿真之前，需要对该模型进行静态验证。静态验证的含义就是在调节器处于静态状态下，通过试验手段，对调节器传递函数中每个环节的参数进行理论验证的过程。试验方法可采用时域法或频域法。

励磁系统测量环节时间常数Tr测定在调节器柜的PT端子中加入模拟电压信号（注意防止该交流信号加至外回路中）获得该PT采样量值的D/A输出的纯滞后时间，通过多次试验获得该测量环节时间常数Tr的平均值。

励磁调节器A/D、D/A频率特性在调节器的噪声通道A/D口中加入白噪声，从D/A输出口中获得模数和数模转换的幅频和相频特性。

2021/5/921励磁系统建模试验静态试验励磁调节器PID参数测定励磁调节器静态工作在自动方式下，通过改变PID参数的设置，即采用单独比例、积分和微分等环节参数时，在调节器的噪声通道A/D口中加入白噪声，通过调节器输出控制电压的D/A输出获得输入输出的幅频相频特性。PSS环节测试在调节器PSS的噪声通道A/D口中加入白噪声，通过调节器PSS输出控制电压的D/A输出获得输入输出的幅频相频特性。

2021/5/922励磁系统建模试验动态试验

在发电机空载试验中可以测试发电机空载特性曲线、励磁系统和发电机开环总增益、发电机开路时间常数Tdo’、空载大扰动试验、小扰动试验。

发电机空载特性曲线在励磁调节器它励方式下采用手动缓慢升高发电机电压至1.2倍额定值或在带发变组升压时升至1.05倍额定值，然后开始进行降压试验，记录相关量在表1中。发电机空载升压试验中，对于发变组接线方式，应与电厂确认发电机机端电压升至1.05倍额定值的安全措施。励磁系统和发电机环节总增益将励磁调节器中积分和微分环节（或超前和滞后环节）退出，设置比例增益为固定值，在发电机电压为80%额定电压时做5%、10%的阶跃试验，测录励磁电压的波形。2021/5/923励磁系统建模试验动态试验它励方式下励磁调节器大阶跃响应特性试验励磁调节器自动方式运行，升发电机电压至80%（或70%）额定值，确认AVR调节器PID参数为运行参数，然后进行-20%阶跃（或-30%阶跃），10秒钟后，再进行+20%阶跃（+30%阶跃），录取发电机电压、转子电压（直流平均值）、转子电流变化曲线，测量最大励磁电压值和最小励磁电压值。根据励磁厂家提供的触发角最大值αmax、最小值αmin和理论计算的换弧压降系数，验证最大和最小触发角值。2021/5/924励磁系统建模试验动态试验励磁调节器小扰动阶跃响应特性试验励磁调节器运行在自动方式，将发电机机端电压升压到空载额定值的90%，分别进行5%和10%阶跃响应试验，录取发电机电压、转子电压（直流平均值）、转子电流变化曲线。同时测定调节器动态响应参数值，并记录在表2。2021/5/925励磁系统建模试验动态试验发电机开路时间常数Tdo’测试发电机励磁系统采用它励空载方式运行，将发电机机端电压升至额定电压值，然后跳开临时电源开关，录取发电机机端电压、励磁电压（直流平均值）和励磁电流波形，取机端电压下降至0.368额定值的时间为Tdo’时间。

2021/5/