励磁系统建模试验方案.doc

励磁系统建模实验方案目 录1.实验目的12.实验内容13.实验依据14.实验条件15.设备概况及技术数据26.实验内容47.实验分工58.环境、职业健康安全风险因素辨识和控制措施69.实验设备61.实验目的对被测试机组的励磁系统进行频率响应以及动态响应测试，确认励磁系统模型参数和特性，为电力系统分析计算提供可信的模型数据。2.实验内容2.1励磁系统模型传递函数静态验证实验。2.2发电机空载特性测量及空载额定状态下定子电压等各物理量的测量。2.3发电机时间常数测量。2.4 AVR比例放大倍数测量实验。2.5系统动态响应测试（阶跃实验）。2.6 20%大干扰阶跃实验。2.7对发电机进行频率响应测试。3.实验依据Q/GDW142-2023同步发电机励磁系统建模导则设备制造厂供货资料及有关设计图纸、说明书。4.实验条件4.1资料准备励磁调节器制造厂应提供AVR和PSS模型和参数。电机制造厂应提供发电机的有关参数和特性曲线。4.2设备状态规定被实验发电机组励磁系统已完毕所有常规的检查和实验，调节器无异常，具有开机条件。5.设备概况及技术数据容量为135MW，励磁系统形式为自并励励磁方式，励磁调节器采用南瑞电控公司生产的NES6100型数字励磁调节器。其励磁系统结构框图如图1：图1 励磁系统框图5.1励磁调节器模型：图2 励磁调节器模型励磁调节器内部参数如下表：KpKiKdTdmaxmin5.2发电机： 生 产 厂 家：南京汽轮机电机厂型 号： QFR-135-2额定视在功率： 158.8 MVA额定有功功率： 135 MW额定定子电压：13.8 kV额定定子电流：6645 A额定功率因数： 0.85额定励磁电流： 893 A 额定励磁电压： 403 V 额定空载励磁电流： 328 A 额定空载励磁电压： 147 V 额定转速： 3000 r/min 发电机轴系（发电机+燃气轮机）转动惯量（飞轮转矩）： 18.91t.m2转子绕组电阻：0.3073（15 ） 0.3811(75), 0.4179(105实验值) 转子绕组电感：直轴同步电抗Xd（非饱和值/饱和值）： 219.04/197.15 直轴瞬变电抗Xd（ 非饱和值/饱和值）： 30.02/27.02 直轴超瞬变电抗Xd”（ 非饱和值/饱和值）： 19.63/17.67 横轴同步电抗Xq（非饱和值/饱和值）： 205.96/182.36横轴瞬变电抗Xq（ 非饱和值/饱和值）： 36.03/32.42 横轴超瞬变电抗Xq”（ 非饱和值/饱和值）：23.1/20.79直轴开路瞬变时间常数 Td0 : 9.8 秒横轴开路瞬变时间常数 Tq0 : 1.089秒直轴开路超瞬变时间常数 Td0” : 0.06秒横轴开路超瞬变时间常数 Tq0” : 0.054秒6.实验内容本实验为空载动态实验。在发电机3000转额定转速，保持空载额定状态时进行，需时三小时。6.1发电机空载特性实验：发电机维持额定转速，发电机空载，将发电机定子电压、励磁电压、励磁电流接入电量记录分析仪。逐渐改变磁电流，测量发电机定子电压20%120%额定电压（当发电机与主变压器相连时发电机电压不能超过105%额定电压）上升和下降特性曲线。测量交流发电机空载情况下，励磁电流和机端电压的关系。6.2发电机时间常数测量在发电机空载条件下，励磁调节器运营在“定控制角方式”：在调节器软件中的可控硅触发模块中，断开输入的PID控制信号，直接设定触发角，使发电机转子电压阶跃，用电量记录分析仪测录发电机电压上升的曲线，计算发电机转子时间常数。6.3 20%大干扰阶跃实验发电机维持额定转速，使用自动励磁方式。用自动励磁调节器调整发电机电压为50%额定电压，进行20%阶跃（上阶跃）实验，用电量记录分析仪测录发电机电压、转子电压、转子电流。6.4 AVR比例放大倍数测量发电机维持额定转速，发电机空载，使用自并励方式。将发电机定子电压、励磁电压、励磁电流接入电量记录分析仪。退出调节器积分环节，减少比例放大倍数，逐渐改变给定电压，同时测量发电机定子电压、励磁电压、给定电压。AVR比例放大倍数登记表：给定参考电压机端电压测量值发电机励磁电压励磁机励磁电压6.5电压给定阶跃实验测量励磁系统整体特性。发电机维持额定转速，使用自动励磁方式。实验方法：用自动励磁调节器调整发电机电压为95%额定电压，进行5%阶跃（上、下）实验，用电量记录分析仪测录发电机电压、转子电压、转子电流。7.实验分工7.1 研究院有限公司应做的工作7.1.1负责编制实验的具体方案及进行技术交底报告。7.1.2实验仪器端的接线。7.1.3实验的具体实行。7.1.4负责配合发电厂进行实验结束后的交接验收。7.1.5负责出具实验报告。7.2发电厂应做的工作7.2.1在实验前半个月内将设备技术资料提供应研究院有限公司。7.2.2负责协调和联系实验有关各方（调度，制造厂等）和安排实验并配合实验。7.2.3负责提供现场实验台及现场设备端的实验接线。7.2.4担任实验工作负责人并负责安全措施的实行和检查。7.2.5调节器内的操作由熟悉设备的发电厂人员或制造厂人员进行，其他操作由运营人员进行。均一人操作一人监护，防止对励磁系统的误操作。7.2.6负责实验后的验收工作。7.3设备制造厂应做的工作7.3.1负责励磁调节器内部参数的修改并保证修改后调节器能正常运营。7.3.2负责提供实验用临时噪声输入通道。7.3.3负责按照研究院有限公司实验人员规定进行实验。8.环境、职业健康安全风险因素辨识和控制措施8.1 本实验也许导致不良环境因素：废弃的电线、电缆、电工胶布等。对也许导致不良环境因素所采用的对策：工作完毕后及时清理现场。8.2 本实验也许出现的现场危险源辨识如下：220V交流电源，380V交流电源，电压阶跃实验也许产生的过电压，量测转子电压时需接触的整流柜铜板（高压），实验过程中也许出现接线错误导致PT短路、CT开路在二次侧产生高电压。现场危险源也许导致的情况及后果：人体接触电源或量测转子电压时接触整流柜铜板而引起触电事故，实验也许产生过电压导致发电机烧毁，设备接线错误导致的短路使电线烧毁导致火灾和设备损坏，实验接线错误导致的PT短路、CT开路也许引起触电事故。8.3 对也许出现的危险源采用的控制方法以及安全措施：8.3.1 严格按照部颁“电业安全工作规程”做好实验时的安全工作。8.3.2现场工作人员应当熟悉现场电源的分布情况，穿着工作服，佩戴安全帽，对的使用电源，严禁烟火，现场必备消防灭火器。8.3.3做好测量信号，测量仪器之间的电气隔离措施，防止产生共地干扰和设备损伤。8.3.4临时减少发电机过压保护的整定值，115%额定电压，0秒跳开灭磁开关。本实验结束后退出过压保护。8.3.5在接线之前以及接线之后均要使用万用表测量CT回路是否连通，PT回路是否高阻抗状态。8.3.6现场工作人员在工作中应当进行自我监督和互相监督，避免触电事故，防止火灾事故的发生。9.实验设备序号仪器名称型号编号有效期限1便携式电量记录分析仪TK20232023.11.12