大峡水电站泉31机组机励磁系统试验方案.doc

大峡水电站泉31机组机励磁系统调节器
参数测试及现场投运试验

国电竹溪水电开发有限公司
二○一八年十二月

目录
目录 2
1. 试验主要目的 1
2. 试验编制依据 1
3. 试验应具备条件 1
3.1 现场环境 1
3.2 试验对象 2
3.3 组织措施 2
3.4 安全措施 2
4. 试验仪器设备 3
5. 试验主要内容 3
5.1 试验参数设置记录 3
5.2 现场励磁系统试验前准备 4
5.3 装置本体检查 5
5.4 装置所属元器件检查 5
5.5 静态试验 6
5.6 自动调节特性检查 6
5.7 励磁控制器带整流柜静态小电流试验 7
5.8 零起升压 8
5.9 预置值起励 8
5.10 模拟远控操作 8
5.11 系统电压跟踪 8
5.12 电源消失试验 8
5.13 调节范围 8
5.14 V/F限制特性 8
5.15 频率特性试验 9
5.16 自动切换试验 9
5.17 过励限制试验 9
5.18 发电机断路器合闭锁逆变命令试验 9
5.19 调差极性检查 9
5.20 欠励限制试验 9
5.21 机组空载特性试验 9
5.22 机组空载转子绕组时间常数实测 10
5.23 发电机空载电压阶跃试验 10
5.24 调差极性校核 11
6. 整组试验后检查 11

大峡水电站泉31机组机励磁系统调节器
参数测试及现场投运试验方案
1. 试验主要目的
1） 通过现场测试计算、优化、整定励磁系统稳定器参数；
2） 通过现场测试辨识、优化、验证励磁系统功能。
2. 试验编制依据
以下参考文件对应用本方案是必不可少的，对于注明日期的参考文件，其随后所有的修改单（不包括勘误内容）或修订版均不适用于本方案。凡是未注明日期的参考文件，其最新版本适用于本方案。
1） GB/T 7409.1-2008 《同步电机励磁系统定义》
2） GB/T 7409.2-2008 《同步电机励磁系统电力系统研究用模型》
3） GB/T 7409.3-2007 《同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术条件》
4） DL/T 650-1998 《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件》
5） DL/T 1049-2007 《发电机励磁系统技术监督规程》
6） Q/GDW 142-2006 《同步发电机励磁系统建模导则》
7） Q/GDW 143-2006 《电力系统稳定器整定试验导则》
8） 《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》
9） 《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》
10） 励磁系统相关设计图纸、说明书及调试文件经双方协商确定技术条件
3. 试验应具备条件
3.1 现场环境
1） 励磁系统静态检验等相关工作已完成并验收，室内照明完好，通风控温设备可正常投入运行。
2） 工作电源及试验电源可正常投入使用。
3） 应根据现场实际情况，准备合适试验台，以便放置各类试验仪器。
4） 试验使用仪器应完好无损，并均在合格有效检验期内。
5） 现场应保持清洁。
6） 现场应保持与相关各方通讯畅通。
3.2 试验对象
1） 试验前，机组应已具备正常投入运行全部条件（除励磁系统部分外）。
2） 试验前，励磁调节器所有参数均应按要求设置完毕并已形成书面记录。
3） 空载试验时，应能保持稳定转速；并网试验时，有功功率应能保持稳定（除涉及试验调节部分外）。
4） 发电机、变压器、线路继电保护执行相关定值通知单，正常投入运行。
3.3 组织措施
1） 试验各方应根据相关技术要求成立现场试验小组并报地调中心，明确分工，严守职责（现场试验小组人员组成情况详见组织措施附表）。
2） 本试验方案应经大峡水电站站长批准，并报生产技术部批准备案。
3） 试验进行应得到调度中心批准，站长发令。
4） 试验进行前应由现场试验小组召集试验相关各方进行技术交底。
5） 试验进行过程中如遇任何异常情况现场试验小组有唯一权利立即终止试验，待再次具备合适技术条件，方可申请继续试验过程。
6） 现场试验小组对于试验各技术环节具有唯一解释权。
3.4 安全措施
1） 进入施工现场的施工人员必须穿戴合格的劳动保护服装并正确佩戴安全帽。严禁穿拖鞋、凉鞋、高跟鞋或带钉的鞋，以及短袖上衣或短裤进入施工现场。严禁酒后进入施工现场。
2） 带电作业或邻近带电体作业时，必须设专人监护施工全过程。
3） 对电压互感器二次回路做通电试验时，高压侧隔离开关必须断开，二次回路必须与电压互感器断开。严禁将电压互感器二次侧短路。
4） 电流互感器二次回路严禁开路，经检查确无开路时，方可在一次侧进行通电试验。
5） 带电插拔插件，易造成集成块损坏，频繁插拔插件，易造成插件接插头松动，防止带电和频繁插拔插件。
6） 表计量程选择不当或用低内阻电压表测量跳闸回路，易造成误跳运行设备，测量时防止量程选择不当。
7） 在运行设备区域工作必须开工作票，严禁无票作业。
8） 拆动二次接线，有可能造成二次交、直流电压回路短路、接地，跳闸回路误跳运行设备，拆动二次线时要用绝缘胶带包好。
9） 用频谱分析仪施加噪声信号时，输出和输入线采用屏闭双绞线，防止引入干扰。
10） 阶跃试验时阶跃量先1%阶跃开始，如干扰太小无法激发机组功率振荡，逐步加大阶跃量到2%再试，逐步增加直至能够保证扰动效果为止。
11） 试验过程中运行人员应加强监视发电机电压、电流，一旦出现发电机失磁失步或功率摆动增大现象，应立即中断试验，同时立即减小有功功率，并按相关运行规程进行操作。
12） 试验中一旦出现异常，应立即暂停试验，待分析研究后再决定试验是否继续进行。
4. 试验仪器设备
仪器设备名单由试验实施单位出具，现场试验小组应确认其有效性。（表1）
序号
名称
型号
功能
数量
1

2

3

4

5. 试验主要内容
本部分主要说明励磁系统模型参数测试各试验环节试验目的、试验方案、试验记录及相关注意事项。
5.1 试验参数设置记录
应根据现场实际情况，由设备生产厂家提供相关技术参数，
主要包括以下部分（不限于此）：
1） 励磁调节器系统参数配置；
2） 励磁调节器AVR模型各环节参数配置；
3） 励磁调节器各类限制参数（过励、低励、V/Hz等）。
5.2 现场励磁系统试验前准备
5.2.1 设备参数（表2）
序号
项目
内容
单位
1
电厂名称
大峡水电站

2
机组号
31#

3
额定容量
12500
KVA
4
额定功率
10000
KW
5
额定功率因数
0.85

6
额定定子电压
10500
V
7
额定定子电流
687.3
A
8
额定励磁电压
229
V
9
额定励磁电流
447
A
10
机端PT变比
100/1
V/V
11
机端CT/变比
800/5
A/A
5.2.2 实验前的准备工作
1、资料图纸准备
检查装置的技术说明书，现场调试大纲，操作说明书应齐全正确。
2、装置外部检查
2.1、整个装置清扫、吹灰。
2.2、励磁风机、风道清扫、吹灰，风机解体检查、加油。
2.3、十二只可控硅解体检查、清扫、吹灰。
2.4、FMK开关解体检查、清扫、吹灰。
2.5、励磁调节器箱开盖检查。
2.5.1、使用干净的毛刷、绸布清洁印刷电路板。
2.5.2、检查各插件的印刷电路板焊接良好、线头无松动，集成块接触良好，放置正确。
2.5.3、调节器箱内电源元件检查。
5.3 装置本体检查
1、装置外观检查
检查结果：
2、装置绝缘检查（表3）
2.1、将外接电缆引线解除。
2.2、将Ⅰ套、Ⅱ套调节器的插把全部取下。
2.3、将装置内所有的小空开至断开位置。
2.4、用1000V兆欧表测量绝缘，其阻值应大于20MΩ。
序号
试验项目
试验仪器
检验标准
检验结果
备注
1
FMK正负断口之间
1000V摇表
≥10MΩ
1000 MΩ
合FMK
2
转子侧主回路对地
1000V摇表
≥10MΩ
50MΩ
断开转子引线
3
整流组件对地
1000V摇表
≥10MΩ
50 MΩ
拉开阳极刀闸
4
直流操作回路对地
1000V摇表
≥1 MΩ
10 MΩ
短接正负极
5
合闸回路对地
1000V摇表
≥5 MΩ
100 MΩ
短接正负极
6
交流380V回路对地
1000V摇表
≥5 MΩ
1000 MΩ
三相短接，断开N
7
整流侧主回路对地
1000V摇表
≥5 MΩ
2.5 MΩ

5.4 装置所属元器件检查
1、继电器检查校验
1.1、常规继电器检查见泉31机组通用继电器校验报告。
1.2、跳闸回路监视继电器校验（表4）
型号

动作电压（V）

生产厂家

返回电压（V）

编号

返回系数

工作电压

接点检查

结论：合格
1.3、起励时间继电器校验
表5起励时间继电器校验表
型号

动作时间设置（s）

生产厂家

动作时间测量（s）

编号

接点检查

工作电压

结论

5.5 静态试验
1、起励操作
残压起励未投入时，试验结果，起励10S后未能建压，起励自动中断，对外发起励失败信号；
残压起励投入，起励10S后，未能建压，自动投辅助电源，5S后起励中断，对外发起励失败信号。
2、风机操作
手动启停风机
自动开停风机（给开机令信号）
3、灭磁开关操作
现地手动分合灭磁开关
远方手动分合灭磁开关
与保护带开关联跳灭磁开关
4、励磁外部信号输入检查
4.1 增磁/减磁
4.2 PSS闭锁信号
4.3 发电机出口断路器合闸信号
4.4 开机、停机令
5、励磁系统信号开出检查
5.1 A/B通道切换
5.3 自动方式
5.4 灭磁开关分、合
5.5 直流I、Ⅱ段电源消失
5.6 快熔熔断
5.6 自动调节特性检查
不改变给定值，A、B通道控制信号应能随PT电压的上升而上升，随PT电压的下降而下降。
不改变PT电压，增磁时，控制信号下降，α角下降；减磁时，控制信号上升，α角上升。
5.7 励磁控制器带整流柜静态小电流试验
1、安全措施：
检查励磁功率柜交流输入刀闸和直流输出刀闸交流刀闸确实在分闸位置，确保功率柜与励磁主回路完全隔离。
2、 试验器具：
三相调压器一台、三相刀闸一个、电阻性负载一个（40欧 45A）、示波器一台、万用表一块、试验线若干。
3、试验接线：

4、试验方法
4.1.三相厂用交流电源经过三相刀闸后接入三相调压器的原边，并且保证输入电源的相序为正相序。三相调压器副边并接到1YH、2YH端子排内侧、两台同步变输入端子功率柜交流输入刀闸上端口。
4.2.用40欧电阻代替转子接入整流桥直流输出刀闸QS22 上端口作调试负载，示波器探头接在负载电阻两端，观察输出的励磁电压波形。
4.5试验波形

（请附图）

经检查、测试，泉31机组励磁调节器性能合格，可以投入运行。
5.8 零起升压
A、B通道退出“电压跟踪”，选择“零起升压”方式。起励，应能建立10％的机端电压。
零起升压正常后，连续“增磁”操作，直至机端电压达到100％。在此过程中，观察机端电压应平稳上升，无波动。
5.9 预置值起励
A、B通道“正常”位置分别起励一次，均能按“预置值”建立机端电压。
A通道 PT电压： 100V
B通道 PT电压： 100V
5.10 模拟远控操作
检查中控室起励、增磁、减磁、逆变是否正常，各种状态信号指示是否正常。
5.11 系统电压跟踪
系统电压跟踪投入，机端电压应能自动跟踪系统电压。
5.12 电源消失试验
励磁系统在单路电源供电情况下，应能正常工作。
5.13 调节范围
A通道
调节范围
标准值
自动
机端电压 上限：
下限：
上限：110%额定电压
下限：7%-10%额定电压
手动
机端电压 上限：
下限
上限：110%额定电压
下限：7%-10%额定励磁电流
B通道
调节范围
标准值
自动
机端电压 上限：
下限：
上限：110%额定电压
下限：7%-10%额定电压
手动
机端电压 上限：
下限：
上限：110%额定电压
下限：7%-10%额定励磁电流
5.14 V/F限制特性
V/F限制值整定在110%额定值，当频率低于45Hz时，调节器自动逆变。检查“V/F限制”的报警信号输出正确。
项目
通道
V/F限制值（%）
逆变频率（Hz）
自动
手动
自动
手动
A通道

B通道

5.15 频率特性试验
频率(Hz)
45
46
47
48
49
50
51
52
PT电压(%)
逆变

5.16 自动切换试验
调节器运行于A、B通道，分别模拟以下故障，应能自动切换到B、A通道，且发电机电压基本无波动。
A、1PT断相：
B、调节器通讯故障：
5.17 过励限制试验（1.6倍）
修改过励限制值，模拟过励限制，检查过励限制动作后的稳定性，并检查“强励”、“过励限制”的报警信号输出正确。
5.18 发电机断路器合闭锁逆变命令试验
模拟发电机断路器合，逆变命令无效。
模拟发电机断路器合，近方分灭磁开关无效。
5.19 调差极性检查
调差极性设定为正调差，调差增大无功减小、调差较小无功增大。
5.20 欠励限制试验
当发电机有功接近为0时，减磁操作使得发电机无功为负，并直至调节器欠励限制功能起作用，发电机进相无功值不再增大。检查“欠励限制”的报警信号输出正确。
保持发电机无功进相状态不变，逐渐增加发电机有功，检查发电机进相无功值应随之减小。
欠励运行过程中，系统运行稳定，进行增励操作，调节器退出欠励限制。
5.21 发电机空载电压阶跃试验
1） 试验目的
根据发电机机端电压阶跃情况校核励磁调节器电压环节调节参数。
2） 试验方法
发电机空载，保持额定转速，选择自动励磁模式。升压至100%额定电压进行“先下后上”5%机端电压空载阶跃；而后，电压在70%额定时进行20%机端电压上阶跃试验，电压在50%额定时进行20%机端电压下阶跃试验。
3） 试验记录
记录空载阶跃曲线，分析其电压调节性能，必要时进行调节参数优化。
4） 注意事项
进行此项试验时，可预先进行小幅度阶跃尝试。试验过程中应控制阶跃产生的扰动不致进入励磁系统的非线性区域。现场还应注意机组转速摆动对于发电机机端电压的影响。
5.22 调差极性校核
发电机并网运行，励磁自动方式；发电机带一定有功功率并保持不变，保持给定电压不变，逐步改变AVR调差系数。分别在调差系数为-3%、-2%、-1%、0、1%、2%、3%时记录发电机无功功率、发电机电压等值。
6. 整组试验后检查
进行完装置整组试验并通过审核后，拆除试验接线，注意及时恢复试验过程中临时拆除的短接片、接线端子，并对柜体各部分器件的安装完整性（包括螺丝、螺帽、扁线等）做必要的检查，以防有遗漏之处。