TS01-SZ-DQ004电气励磁系统调试方案.doc

松滋市凯迪阳光生物能源开发有限公司
1×30MW机组

电气励磁系统调试方案
TS01-SZ-DQ004

武汉凯迪绿色能源开发运营有限公司
2011年10月

技术文件审批单

工程名称
松滋市凯迪阳光生物能源开发有限公司1×30MW机组
文件名称
电气励磁系统调试方案
文件编号
TS01-SZ-DQ004
调试单位
武汉凯迪绿色能源开发运营有限公司
批准

审 核

编 制

目录
1 概述 1
2 编制依据： 1
3 调试目的： 1
4 调试组织与分工 1
5 调试质量目标 1
6 调试内容及步骤 2
7 安全措施 6

松滋市凯迪阳光生物能源开发有限公司1×30MW机组 电气励磁系统调试方案
1 概述
通过静态试验检查励磁系统及二次回路功能的正确性；通过励磁系统空负荷及带负荷调整试验，优化调节参数，使励磁调节装置各项指标符合技术规范要求，确保励磁系统能满足机组各种运行工况的要求。

2 编制依据：
2.1 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB50150—2006
2.2 《火电工程调整试运质量检验及评定标准》96版
2.3 《电力建设安全工作规程(火力发电厂部分)》DL5009.1—2002
2.4 《继电保护和电网安全自动装置校验规程》DL/T995-2006
2.5 相关设计院、制造厂提供的技术资料

3 调试目的：
为机组顺利启动发电，检查励磁设备各项性能指标，并检验系统设备的安装、调试质量、相关设备性能符合机组分部试运的要求。

4 调试组织与分工
4.1 本次试验由试运领导小组协调下，由调试单位负责指挥、组织本次带电工作，由业主、安装、监理等有关单位共同参加本次带电工作。
4.2 调试单位负责编写与本次带电有关的方案、措施，带电前向运行单位进行技术交底，并负责方案的实施。
4.3 由监理单位确认本次厂用系统带电的全过程。
4.4 由调试单位负责二次设备监护，安装单位负责二次设备操作和受电范围的一次设备操作及监护，监理单位负责监督。
4.5 由安装单位做好现场安全保卫工作。
4.6 由安装单位负责消除带电工程中一、二次设备的故障和缺陷。
4.7 安装单位做好消防安全工作，预防火灾事故的发生。
5 调试质量目标
5.1 通过励磁系统整组传动试验，检查各控制、保护、信号回路及逻辑正确，符合设计要求。
5.2 发电机空载下励磁调节器（AVR）的动态试验应满足以下主要指标：自动通道升压及电压调节稳定范围应在70%～110%内调节；10%阶跃响应要求超调量不大于阶跃量的50%，振荡次数不大于3次，调节时间不大于10秒；励磁系统频率要求频率变化1%时，机端电压变化率不超过的±0.25%；自动零起升压机端电压最大值不大于额定值的110%，振荡次数不超过3次，调节时间不超过10秒。
5.3 发电机带负荷下励磁系统试验要求：自动、手动方式切换及通道之间切换时机端电压应无明显波动；低/过励限制值与整定范围相同。
6 调试内容及步骤
6.1 调试内容
6.1.1 励磁系统整组传动试验。
6.1.2 发电机空载下励磁调节器（AVR）的动态试验。
6.1.3 发电机带负荷下励磁系统试验。
6.2 主设备参数
本期工程SIEMENS汽轮发电机组，规划容量1´38MW，一台机组以110kV电压接入系统，机组以发电机-变压器组单元方式接入厂内110kV升压站，
每台机组设两段10kV工作母线。
本期工程发电机的励磁系统设计为永磁机供电的无刷励磁系统，采用SIEMENS的公司的RG3-DIGUREG dual-channel励磁系统设备。
整个系统可分为四个主要部分：PMG、两套相互独立的励磁调节器、可控硅整流桥单元、起励单元和灭磁单元。
在该套励磁系统中，励磁电源取自PMG。同步发电机的磁场电流由PMG经可控硅整流桥和磁场断路器供给。
励磁系统可工作于AVR方式，自动调节发电机的端电压，最大限度维持发电机端电压恒定；或工作于叠加调节方式，包括恒功率因数调节、恒无功调节；也可工作于手动方式，自动维持发电机励磁电流恒定。自动跟踪功能保证了从自动电压控制方式与手动励磁电流控制方式平稳切换。
励磁调节器采取双通道结构，两个通道完全相同，可任选一路作为运行通道。备用通道(非运行通道)自动跟踪运行通道，在两通道之间可随时进行切换。只有不能切换到备用通道自动方式时，才切换到手动方式。
UNITROLR 5000正常能够从残压起励。如果几秒内起励失败，则起动备用起励回路。当发电机机端电压升到10%Ue时，备用起励回路自动退出，立即开始软起励过程并建压到预定的电压水平。整个起励过程和顺序控制由AVR控制。可控硅整流桥单元由3个并联的整流桥组成，采用至少有一个冗余的(n-1)配置。当一个整流桥故障时，系统仍能满足最大励磁功率。
采用交流灭磁方案，交流灭磁包括安装于整流桥交流侧的磁场断路器、灭磁电阻、晶闸管跨接器以及脉冲截止回路组成。灭磁设备的作用是将磁场回路断开并尽可能快地将磁场能量释放。

6.3 调试应具备的条件
6.3.1 一般条件
6.3.1.1 励磁屏及励磁小间已完工并验收合格，记录资料齐全。
6.3.1.2 环境温度不大于40℃，照明充足，消防设施完备。
6.3.1.3 周围空气应清洁干燥，无爆炸危险及足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体，励磁小间具备防尘防水措施。
6.3.2 设备及系统条件
6.3.2.1 发电机励磁系统一次设备安装、单体调试已完毕。
6.3.2.2 发电机励磁系统二次设备安装、接线完毕。
6.3.2.3 具备符合设计的正式交直流电源。
6.3.2.4 励磁系统的图纸、资料、备品、备件齐全。
6.3.2.5 励磁调节器定值整定通知单已下达。
6.3.2.6 DCS系统正常投运。
6.4 调试步骤
6.4.1 整组传动试验
励磁系统正式投入使用以前，对励磁系统全部控制、操作、信号、保护回路按照设计图纸逐个进行检查。对技术条件和合同规定的相关内容进行检查，做好检查记录。
6.4.1.1 传动试验前的准备工作：
a 所有二次回路绝缘试验合格。
b 励磁回路所有控制电源、信号电源、冷却器电源均投入。
c 所有开关经试验合格。
d 试验人员按设计原理图编写传动验收试验单。
6.4.1.2 试验人员按传动验收试验单的内容完成各项试验。
6.4.2 发电机空载下励磁调节器的动态试验：
6.4.2.1 励磁调节器手动方式试验（两通道分别进行）
a 手动起励，给定小于50%发电机额定电压，记录发电机电压建立曲线。
b 调整测量实际值（UG,USYN,IFdc,Ifac,UF）并记录。
c 手动方式下电压调节范围测定:
调节器置手动方式，手动调节应能使发电机在空载额定电压的20%--110%范围内稳定、平滑的调节。
6.4.2.2 励磁调节器自动方式试验（两通道分别进行）
a 自动方式起励，将电压给定值置最小值，录取发电机电压曲线。
b 调整测量实际值（UG,USYN,IF,UF）并记录。
c 自动方式下电压调节范围测定：
调节器置自动方式，自动调节应能使发电机在空载额定电压的70%--110%范围内稳定、平滑的调节。
d 空载电压给定阶跃响应试验调整PID参数。
调整发电机电压为95%(或90%)额定电压，通过调节器试验调试界面做空载电压给定值5%(或10%)阶跃试验，录取试验曲线，观察调节器输出并计算超调量、上升时间、调节时间和振荡次数。调整PID参数，使调节品质符合以下标准：
5%阶跃时要求超调量不大于阶跃量的30%，振荡次数不大于3次，上升时间不大于0.6秒，调节时间不大于5秒。
10%阶跃进时要求超调量不大于阶跃量的50%，振荡次数不大于3次，调节时间不大于10秒
6.4.3 零起升压
PID参数优化后，给定值置发电机电压额定值，分别在自动和手动方式下零起升压。录取发电机电压曲线，应保证发电机电压最大值不大于额定值的110%(GB/T 7493.3—2007要求115%)，电压振荡次数不超过3次，调节时间不超过10秒
6.4.4 通道切换试验（两通道分别进行）。
进行无故障人工切换和模拟运行通道故障时自动切换两种方式，切换时录取发电机电压曲线应无明显波动。
6.4.5 PT断线保护试验
模拟第一组PT断线时，检查通道1至通道2的切换过程，再次模拟第二组PT断线，检查自动方式至手动方式的切换过程。切换时录取发电机电压曲线应无明显波动。
6.4.6 设定并检查V/Hz限制器
维持发电机转速和电压额定值，临时修改V/Hz限制定值。增加发电机电压，录取发电机电压、频率等信号波形，记录V/Hz限制动作值，观察V/Hz限制信号。
6.4.7 励磁系统频率特性试验（两通道分别进行）
发电机自动方式空载额定电压下运行，改变发电机转速，使频率变化为额定值的1%时，测量发电机机端电压，计算端电压变化率，要求端电压变化率不超过额定值的±0.25%。
6.4.8 励磁系统灭磁试验
6.4.8.1 逆变灭磁——每个通道进行一次。
6.4.8.2 分灭磁开关灭磁——进行一次。
6.4.8.3 继电保护动作灭磁——每个跳闸回路进行一次。
6.4.8.4 录取发电机定子电压、励磁电流等相关电气量曲线，测定灭磁时间常数，并检查灭磁开关和灭磁电阻。
6.4.9 记录发电机定子电压在95%～105%变化时，定子电压（有名值）、给定值、控制电压及可控硅控制角度（每1%为一档），为带负荷试验下测定调差率做好数据准备。
6.4.10 整流柜风机电源切换试验
发电机空载额定电压运行，手动降低机端电压， 降至整流柜风机工作电源低电压继电器动作值，风机电源应自动切至备用回路。
6.4.11 励磁调节器遥控操作检查
运行人员在DCS画面上进行励磁投入、励磁退出、升励磁、减励磁、自动手动切换、恒无功（恒功率因数）投入等操作检查，各项操作均应正常执行。
6.4.12 发电机空载下励磁系统动态试验完成后，恢复调节器各项参数至正常运行数值，保存两通道的调节器参数表，灭磁开关断开备用。
6.4.13 发电机带负荷下励磁系统试验
6.4.13.1 机组首次并网后带初始负荷稳定运行，调试人员进行发电机励磁调节器带负荷试验。运行人员注意监视电气主设备参数，不参与操作，有异常情况及时汇报值长及试验指挥人员。就地试验人员应时刻与集控指挥人员保持联系。
6.4.13.2 并网后励磁调节器一般性检查，校准发电机电流测量值，检查P/Q测量值。
6.4.13.3 负载时电压给定阶跃响应：
发电机在初始负载下阶跃响应，阶跃量为发电机额定电压的2%～4%，录取试验曲线，有功功率波动次数不大于5次，阻尼比不大于0.1，调节时间不大于10s。
6.4.13.4 低励限制（P-Q限制）器动态检验
通过修改低励限制定值结合减少励磁电流测量值的方法，使低励限制动作，动作后励磁电流应平滑地过渡到限制值稳定运行。录取相关试验曲线。
6.4.13.5 过励限制器动态检验
通过修改过励定值结合增大励磁电流测量值的方法，使过励限制动作，动作后励磁电流应平滑地过渡到限制值稳定运行。录取相关试验曲线
6.4.13.6 通道切换试验
通过录取试验曲线检查自动手动通方式及两通道之间的切换过程应平滑无明显波动。试验前应先检查通道跟踪状况。
6.4.13.7 调差环节检查
若采用负调差，增加调差率时发电机无功功率将相应增大；若采用正调差，增加调差率时发电机无功功率将相应减小，通过改变调差率来检验调差环节的正确性。
6.4.13.8 励磁系统甩负荷
在额定功率因数下，发电机甩额定负荷后，发电机电压超调量不大于15%额定值，振荡次数不超过3次，调节时间应不超过10s。该项试验与汽机甩负荷试验同时进行。
6.4.13.9 发电机带负荷励磁调节器试验完成后，将试验中临时设定的参数恢复到初始值，在双通道中保存参数，并将双通道最终参数表备份。

7 安全措施
7.1 励磁系统试验过程中，应确保励磁屏平台和集控室通讯畅通，保证紧急情况下可以迅速使发电机灭磁。
7.2 励磁系统空载或负载电压给定阶跃试验时，应首先单通道时行阶跃试验，参数确认后再将确认的参数设置到另一通道，切换到另一通道运行，进行另一通道的阶跃试验，两通道的阶跃响应应一致。
7.3 励磁系统带负荷电压给定阶跃试验时，阶跃量应从小到大试验，以清楚记录有功功率波动为止。
7.4 励磁系统带负荷运行中，应加强巡检，定期巡测励磁系统各设备、元器件温度，发现异常及时采取措施。
7.5 励磁系统带负荷调节器试验过程中，试验项目有可能造成励磁跳闸，运行人员应做好事故预想，避免慌乱。
7.6 由于励磁调节器有低励限制功能, 在整定失磁保护的动作阻抗值与整定励磁调节器的低励限制曲线时，做到低励限制先于失磁保护动作,避免发电机做低励限制试验或正常进相运行时, 失磁保护动作，造成励磁跳闸。
7.7 励磁系统带负荷运行过程中，应密切注意监视励磁系统的运行状况，定期检测可控硅整流器、过电压保护装置等大功率器件的工作温度以及励磁小间的环境温度，发现温度超标后，应及时采取措施，防止发生事故。
7.8 参与试验人员应严格按照《国家电网公司电力安全工作规程（变电部分）》要求防止危害人身、电网、设备事故发生。

附录I： 调试文件修改通知单
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