抽水蓄能机组性能验收试验导则

DL／T××××—200×抽水蓄能机组现场性能试验导则范围本文件规定了抽水蓄能电站水泵水轮机、发电电动机现场性能试验的基本要求、试验项目、试验方法、验收要求和试验报告等。本文件适用于定速可逆式抽水蓄能机组的现场性能试验，可用于机组性能评价和合同验收，其他型式机组可参照执行。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T755旋转电机定额和性能GB/T1029三相同步电机试验方法GB/T3785.1-2010电声学声级计第1部分：规范GB/T5321量热法测定电机的损耗和效率GB/T10069.1旋转电机噪声测定方法及限值第1部分旋转电机噪声测定方法GB/T15468水轮机基本技术条件GB/T15469.2水轮机、蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定第2部分：蓄能泵和水泵水轮机的空蚀评定GB/T17189水力机械（水轮机、蓄能泵和水泵水轮机）振动和脉动现场测试规程GB/T20043水轮机、蓄能泵、水泵水轮机水力性能现场验收试验规程GB/T20834发电电动机基本技术条件GB/T22581混流式水泵水轮机基本技术条件GB/T28566发电机组并网安全条件及评价GB/T28570水轮发电机组状态在线监测系统技术导则GB/T32584水力发电厂和蓄能泵站机组机械振动的评定GB/Z35717水轮机、蓄能泵和水泵水轮机流量的测量超声传播时间法DL/T293抽水蓄能可逆式水泵水轮机运行规程DL/T305抽水蓄能可逆式发电电动机运行规程DL/T1523同步发电机进相试验导则DL/T2431抽水蓄能电站过渡过程试验技术导则术语和定义下列术语和定义适用于本文件。性能试验performancetest确定机组特性是否满足规定要求的一系列试验。验收试验acceptancetest/conformancetest确定机组性能是否满足设备采购合同约定性能指标或规程规范要求的系列试验。来自于IEEE100-2000，原文是：Thetestsrequiredtodeterminethecharacteristicsofamachineandtodeterminewhetherthemachinecomplieswithitsspecifiedperformance.来自于IEEE100-2000，原文是：Thetestsrequiredtodeterminethecharacteristicsofamachineandtodeterminewhetherthemachinecomplieswithitsspecifiedperformance.来自于IEEE100-2000，原文是：Thetestsrequiredtodeterminethecharacteristicsofamachineandtodeterminewhetherthemachinecomplieswithitsspecifiedperformance.来自于IEEE100-2000，原文是：Thetestsrequiredtodeterminethecharacteristicsofamachineandtodeterminewhetherthemachinecomplieswithitsspecifiedperformance.预试验pretest仪器仪表安装完成后，正式试验前，用于确定安装传感器有效性、数据采集系统可靠性、测试大纲可行性进行验证的试验。基本规定抽水蓄能机组符合下列条件时应做现场性能试验：依据设备采购合同确定机组是否满足约定的性能指标，此时宜在试验机组投入商业运行后性能保证期内任选一台机组实施，超过性能保证期时设备采购合同双方应对机组性能劣化产生的不利影响进行评估；当机组性能指标出现劣化，判断机组劣化情况，以决定是否需要更新改造；机组达到预期寿命后，评估机组性能是否能够延寿运行；水泵水轮机、发电电动机A级检修或更新改造后，评价相应部件更新改造效果；其它情况。试验单位应具备国家、行业认可的试验检测工作机构资质。试验人员应熟悉试验实施方案，以及人身、设备、系统安全事项。试验前应完成试验方案的编制、审核与批准工作，试验方案应报电网调度部门备案。试验方案应包括试验目的、试验机组参数、试验项目、试验依据标准、试验步骤、试验仪器仪表及安装位置、试验数据处理方法、试验结果的有效性判据、试验计划、安全技术措施、试验组织机构、各单位责任与分工、试验危险点与应急处理方案等内容。机组现场性能试验项目参见附录A。试验机组应处于正常状态，水泵水轮机运行满足DL/T293相关要求，发电电动机运行满足DL/T305相关要求。宜采用数字仪器仪表进行现场性能验收试验。用于测量电压、电流、电阻、功率等电量测量仪器及其附件精度不应低于0.2级准确度，用于测量振动、压力脉动等传感器不应低于GB/T28570相关要求，用于测量噪声的仪器仪表应满足GB/T10069.1相关要求，且在检定或校准有效合格期内。宜采用预试验对安装后传感器有效性、数据采集系统可靠性、测试大纲可行性进行验证。验收试验应按设备采购合同约定的标准或方法实施；当合同未约定时，应按本标准要求实施。验收试验结果评价应根据设备采购合同约定执行，当合同未约定时，应按本标准要求执行。试验报告内容参见附录B。水泵水轮机性能验收试验能量指标试验试验项目水泵水轮机能量指标试验项目如下：水轮机出力/水泵入力；水轮机效率/水泵效率；水泵流量；导叶漏水量。试验标准能量指标试验应按照GB/T20043实施。能量指标评价应满足GB/T22581和和GB/T20043要求。试验要求宜在设备采购合同约定的工况点进行能量指标试验。采用“一管多机”型式水道布置的机组，当本机组进行能量指标试验时，其它机组宜保持在停机状态且主进水阀全关、主进水阀工作密封投入。对首台机组采用抽水工况启动的电站，水泵最大入力试验宜在首台机组启动抽水时测量；其它情况根据水文和调度情况综合考虑。宜采用测量发电电动机输出功率或输入功率并考虑发电电动机效率的方式确定水泵水轮机出力或入力，发电电动机效率应采用实际测量结果。效率试验宜采用热力学法或基于超声波测流量的方法。当采用基于热力学法的水泵水轮机效率试验时，宜采用局部膨胀法测量高、低压断面单位比能。可采用流道内布置支架的直接方法测量断面单位比能，试验前应对支架的刚强度进行校核，支架应在两个方向、不同流速下保持稳定。采用超声波流量计测流量时，换能器宜布置在尾水流道内，不宜布置在压力钢管段内，其它参照GB/Z35717执行。效率试验时应对差压流量系数进行标定。能量指标试验时单个工况点测程不应少于5次；多个工况点测试时，每个运行工况点测程数应相等。单个测程中功率变化不应超过平均值的±1.0%，水头/扬程不应超过平均值的±0.2%，转速变化不应超过平均值的±0.2%，其它指标偏差参照GB/T20043执行。试验结果换算与修正按照GB/T20043相关要求实施。导叶漏水量应在机组甩负荷试验完成后测量。采用容积法测量导叶漏水量时，应考虑斜井、竖井等上游输水管路系统压力变化率要求，试验前应对上游检修闸门漏水量进行评估。当采用声学法在主进水阀平压管路测量导叶漏水量时，试验前应评估主进水阀平压管路安全性。稳定性指标试验试验项目水泵水轮机稳定性试验项目如下：顶盖振动；水导轴承位置处主轴径向振动；流道压力脉动；噪声。试验标准振动和压力脉动应按照GB/T17189测量，噪声应按照GB/T10069.1测量。振动与压力脉动传感器应满足DL/T2431相关要求，声级计应符合GB/T3785.1-2010中2型的规定。振动与噪声应满足GB/T22581规定，当GB/T22581无规定时，按GB/T32584执行；压力脉动应满足GB/T15468相关要求。试验要求主轴径向振动传感器安装应满足以下要求：用于测量主轴径向振动的两个位移传感器应相互垂直（90±5°）共面安装，测量平面应垂直于轴线方向且不应与主轴振动节点重合；传感器与主轴外缘切线方向垂直偏差不超过±5°；测量表面光洁度不大于Ra1.6且无磁化现象；同一位置相邻两个电涡流位移传感器探头间距应不小于60mm；同一测量方向上，传感器安装位置在竖直方向投影角度偏差不应超过±5°；传感器探头中心与轴领间距不应小于14mm；用于测量旋转部件摆度的支架固有频率应不低于被测信号最高频率的10倍；安装间隙宜为传感器线性量程的二分之一。振动传感器应刚性连接在被测部件上，所选位置应能反映被测部件振动特征。应有防止传感器松动脱落的措施。压力脉动传感器测头宜与流道内侧齐平。当条件不满足时，应采用长度不大于0.3m的刚性管路引水测量。水轮机稳定运行范围内和抽水工况稳定运行时测量水泵水轮机机坑地板上方1m和尾水管进人门1m处的A声级噪声。采用分位数法计算峰峰值时，上、下分位数宜为2.5%与97.5%或1.5%与98.5%。试验应在设备采购合同约定的工况点下实施。调节保证指标试验试验项目水泵水轮机调节保证试验项目如下：测量蜗壳进口中心线处压力变化以得到极值；测量尾水管进口（转轮出口）处压力变化以得到极值；测量机组转速变化以得到最大值。试验标准试验应按照DL/T2431执行，试验结果应满足调节保证设计要求。试验要求压力信号采样时应采用抗混叠滤波器抑制高频噪声干扰，抗混叠滤波器的截止频率应高于活动导叶数与额定转速频率乘积的2.56倍。压力传感器的安装应满足5.2.3.3要求。其它试验过流部件空蚀和磨损检测应按GB/T15469.2相关要求实施。不宜进行水轮机工况飞逸转速试验。如需进行，各有关方应对试验的风险进行评估，并事先达成专门协议。发电电动机性能验收试验损耗与效率试验。试验项目发电电动机损耗与效率试验包括：额定转速空转试验，确定通风损耗；额定转速三相稳态短路试验，确定杂散损耗；额定转速空载试验，确定铁心损耗；不同负载工况试验，确定轴承损耗；其它必要试验，如：不同负载下的轴向水推力测量，不同负载工况校核损耗试验结果、励磁损耗等。试验标准采用量热法根据GB/T5321测量发电电动机损耗并确定效率。发电电动机损耗构成按GB/T20834执行。发电电动机效率应满足设备采购合同要求，分项损耗应满足发电电动机长期安全运行时的温升与绝缘要求。试验要求试验前，定子绕组和转子绕组直流电阻应在电机实际冷态下测量，绕组温度与环境温度之差不应超过2K，并记录环境温度与湿度。通风损耗测量时应记录发电机风洞内空气湿度。宜在0.6、0.8和1.0倍额定短路电流下测量杂散损耗，以确定定子电流与杂散损耗之间的关系。试验时，应调节冷却水流量以保证进出口温差不低于5K。宜通过测量承重机架扰度或者应变的方法确定不同负载工况下的轴向水推力。轴向水推力测量前应采用高油压顶起装置进行率定。碳刷电损耗计算时，碳刷压降按1.0V取值。应根据GB/T20834要求，将各种损耗修正至绝缘热分级的基准工作温度。温升试验试验项目发电电动机温升试验项目如下：发电工况时，额定容量下发热部件温度及冷却介质温度测量；抽水工况时，设计轴功率下发热部件温度及冷却介质温度测量；进相运行时，定子端部温度测量。试验标准试验应按照GB/T1029执行，试验结果应满足GB/T20834和GB/T755要求。试验要求应在额定冷却水流量条件下进行温升试验。温升试验时应记录发电电动机定子铁心、定子绕组、导轴承、推力轴承等部件、以及一次、二次冷却介质温度，记录定子电压、定子电流、励磁电压、励磁电流、有功功率、无功功率等电气量。应结合励磁电压和励磁电流通过电阻法计算得到励磁绕组平均温度。温升试验时应满足GB/T755中关于最低环境空气温度和冷却水温的要求。发电电动机达到热平衡稳态标准为：各发热部件温度变化在最后1h内不超过2K；冷却介质进口温度稳定，并且冷却介质温升和流量在两小时内变化不超过±1%，或冷却介质流量不变、冷却介质温升在一小时内变化不超过±1%。温升试验时励磁电流变化范围不应超过±1%，定子电压、电流及功率变化范围不应超过±3%，功率因数宜为额定值。温升限值应根据发电电动机额定电压、使用海拔高程以及冷却空气温度等按照GB/T20834中的相关要求进行修正。电气参数和时间常数试验试验项目发电电动机电气参数与时间常数试验项目如下：空载特性试验；短路特性试验；低转差率试验；三相突然短路试验；电压恢复试验；转子任意位置外施电压试验；两相稳态短路试验；两相对中性点稳态短路试验；三相绕组外施单相电压试验；零功率因数试验；空载自减速试验；甩负荷加速试验；零功率因数时的过励试验；电压波形、全电压谐波畸变测定。试验项目与各参数关系见表1。表1电气参数与试验项目相互关系参数试验项目备注直轴同步电抗Xd空载特性试验与短路特性试验非饱和值短路比Kc空载特性试验与短路特性试验交轴同步电抗Xq低转差率试验非饱和值直轴瞬态电抗Xd'三相突然短路试验（非）饱和值电压恢复试验非饱和值直轴超瞬态电抗Xd''三相突然短路试验（非）饱和值电压恢复试验非饱和值转子任意位置外施电压试验非饱和值交轴超瞬态电抗Xq''转子任意位置外施电压试验（非）饱和值负序电抗X2两相稳态短路试验非饱和值负序电阻R2两相稳态短路试验非饱和值零序电抗X0两相对中性点稳态短路试验或三相绕组外施单相电压试验非饱和值零序电阻R0两相对中性点稳态短路试验或三相绕组外施单相电压试验非饱和值保梯电抗Xp空载特性试验、短路特性试验和零功率因数时的过励试验直轴瞬态开路时间常数Td0'三相突然短路试验或电压恢复试验直轴超瞬态短路时间常数Td''三相突然短路试验电枢电路时间常数Ta三相突然短路试验单位加速时间Tj甩负荷加速试验储能常数H甩负荷加速试验试验标准试验应按照GB/T1029执行，试验结果应满足设备采购合同要求。试验要求空载特性试验要求空载特性试验应在额定转速下进行。当转速存在偏差时，应根据GB/T1029相关要求进行修正。空载特性试验前，应调整发电机过压保护整定值，防止过压保护动作。空载特性试验时，调节励磁电流应使空载电枢电压达到额定值的1.3倍或额定励磁电流所对应的电压值作为空载特性的起始点。空载特性试验应从电枢最高电压向最低电压方向进行，不应采用发电机端电压上升段数据；除非机组残压很高，否则应至少降低到0.2倍额定电压。空载特性曲线应满足：60%额定电压以下读取6个点（包含励磁电流为零时的值），60%~110%额定电压每隔5%额定电压进行测点读取（不少于10个点），超过110%额定电压时至少读取两个点（其中一个点在120%额定电压附近）。短路特性试验短路特性试验前，应调整发电机过流保护整定值，防止过流保护动作。短路特性试验时，调节励磁电流应使空载电枢电流达到额定值的1.2倍作为短路特性的起始点。短路特性试验应从电枢最高电流向最低电流方向进行，试验点数不少于7个。其它试验要求采用低转差率法确定同步电抗时，转差率应小于1%，剩磁产生的电压不应超过外施电压的0.3倍。采用两相稳态短路试验确定负序电抗时，短路电流宜限制在不超过0.3倍额定电流，试验总时间不宜超过5分钟，短路电流点数不宜少于3个。采用两相对中性点稳态短路确定零序电抗时，短路电流宜限制在不超过0.3倍额定电流，试验总时间不应超过5分钟，短路电流点数不宜少于3个。采用发电机出口断路器进行三相突然短路试验时，短路前空载电压不应超过0.4倍额定电压。采用发电机出口断路器进行电压恢复试验时，应保证断路器分开后机端电压不超过0.7倍额定电压。宜根据进相试验确定零功率因数和V型特性曲线，进相试验应按照DL/T1523相关要求实施。当采用甩负荷测量机组转动惯量时，发电机甩负荷不宜超过20%额定负荷，甩负荷后调速器应退出运行以保持导叶开度不动，励磁系统不应退出运行。当机组转速达到1.05倍额定转速或转速下降时投入调速器。进相试验试验项目发电电动机进相试验项目如下：发电工况不同负荷下的进相能力测试；设计入力抽水工况下进相能力测试；发电调相或抽水调相时进相能力测试。试验标准试验应按照DL/T1523实施，试验结果应满足GB/T28566要求。试验要求进行试验时应监视定子端部及相关金属构件温度，温升应符合GB/T20834和GB/T755相关要求。进相试验时应监视各级母线电压，电压不应超过试验电厂运行规程限值。进行试验时应防止电机功角失稳。当有陪试机组时，陪试机组应退出成组运行和自动电压调节功能。振动试验试验项目发电电动机振动试验项目如下：上机架、下机架振动；定子铁心与定子机座振动；上导轴承与下导轴承位置处径向振动。试验标准固定部件与主轴径向振动测量按GB/T17189实施。发电电动机振动应满足GB/T20834规定。当GB/T20834无规定时，按GB/T32584、GB/T6075.5和GB/T11348.5实施。试验要求振动传感器及其安装位置应满足GB/T17189和GB/T32584相关要求。振动传感器安装要求见5.2.3.1和5.2.3.2。发电方向，试验工况点应包括额定转速空转、额定转速额定机端电压空载、保证出力范围内稳定运行工况。抽水方向，试验工况应包含保证入力范围内的工况点。工况转换时，工况点应包括发电与抽水之间互转、发电调相与发电之间互转、抽水调相与抽水之间互转。电压波形全谐波畸变因数（THD）测试试验项目测试发电机空载额定电压的电压波形全谐波畸变因数（THD）。试验标准试验应按照GB/T1029相关要求实施，试验结果应满足GB/T20834要求。试验要求试验应在发电机空载额定电压和额定频率时实施。试验结果应取三个线电压测试值的最大值。噪声测试试验项目试验应在额定有功功率、额定功率因数下实施。试验标准试验应按照GB/T10069.1要求实施，试验结果应满足GB/T20834要求。试验要求噪声测试应在正常运行时距发电电动机上盖板边缘以上高1m处测量A计权声压级噪声。发电机V型曲线测定试验项目测定发电机并网运行，系统电压和机组输出有功功率不变条件下，发电机定子电流与励磁电流的关系曲线，测定发电机额定励磁电流和额定励磁电压。试验标准试验应按照GB/T1029相关要求实施，试验结果应满足设备采购合同要求。试验要求本试验宜与发电机进相试验同步进行。试验过程中视在功率应不大于额定视在功率。宜分别在0%、50%、75%、100%额定有功功率下，测定发电机V形曲线。过负荷试验和定、转子短时过电流试验按GB/T1029相关要求实施。电动机试验试验项目电动机试验项目如下：电动机输入功率试验；电动机温升试验；电动机噪声测试；电动机效率测定。试验标准试验应按照GB/T1029相关要求实施，结果应满足GB/T20834相关要求。试验要求电动机试验要求参照发电机相应试验内容要求实施。

附录A（规范性）抽水蓄能机组性能试验项目表A.1抽水蓄能机组性能试验项目可按参照表A.1实施。表A.1抽水蓄能机组性能试验项目表试验项目属性备注水泵水轮机效率▲水泵抽水量△水泵最大入力△振动与压力脉动▲宜在每台机组上实施。空蚀和泥沙磨损△宜在每台机组上实施。噪声▲导叶漏水量△飞逸△发电电动机损耗与效率▲温升▲含出力试验。电气参数和时间常数▲电压波形全谐波畸变因数▲噪声▲过负荷和定、转子短时过电流△振动与摆度▲宜在每台机组上实施。进相▲备注：标注▲为必测试验；标注△为选测试验；除备注说明外，其它试验项目宜在一台机组上实施。

附录B（资料性）试验报告内容B.1试验报告应包含以下内容：包含试验目的、主要试验结果和试验结论的摘要；预试验或特殊工况试验说明；参与试验人员名单及隶属单位；试验指定工况点及保证值；试验时机组状态，包括照片、图纸或其他能反应机组状态的资料；机组额定参数，如额定功率、额定水头、额定转速、额定电压、额定励磁电流等；现场勘查情况，如水泵水轮机效率试验时对流道的检查、压力测头情况等，发电电动机参数试验时电压互感器接入位置、功率仪表接线情况等；试验设备与试验程序，其中试验设备应包括仪器名称、仪器精度、校准情况等信息。试验日志；未经修正的测试结果原始记录表；参数计算方法；与指定试验工况点偏差的修正；试验结果的不确定度；试验结论；试验结果的图形展示；试验附录，作为一份完整试验报告的有效补充；试验中存在的问题或各方存在的争议。目次TOC\o"1-2"\