勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)測(cè)試報(bào)告

1、報(bào)告編號(hào)：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX電廠1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)測(cè)試報(bào)告XXXX電力技術(shù)工程有限公司XXXX年 XX 月編制日期：XXXX年XX月XX日XXX編制人:審核人:批準(zhǔn)人:目錄1. 概述12. 發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁變參數(shù) 12.1. 發(fā)電機(jī)的一般參數(shù)122主變參數(shù)22.3. 勵(lì)磁變參數(shù)22.4. PT CT及轉(zhuǎn)子分流器變比 23. AVR模型和PSS模型24. 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果34.1. 發(fā)電機(jī)空載特性 34.2. 發(fā)電機(jī)空載階躍響應(yīng)特性試驗(yàn) 44.3. 發(fā)電機(jī)空載大階躍試驗(yàn)54.4. 發(fā)電機(jī)時(shí)間常數(shù)測(cè)試 64.5. 調(diào)差極性校核試驗(yàn)65. 勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 75.1. 發(fā)電機(jī)飽

2、和系數(shù)和勵(lì)磁系統(tǒng)機(jī)值計(jì)算 75.2. 整流器換相壓降系數(shù) KC的計(jì)算85.3. 勵(lì)磁系統(tǒng)的最大輸出電壓（VRMAX）和最小輸出電壓（VRMIN） 85.4. 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器內(nèi)部最大/最小輸出電壓95.5. PID 參數(shù)96. 穩(wěn)定計(jì)算用勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及參數(shù) 97. 發(fā)電機(jī)空載階躍響應(yīng)仿真結(jié)果 118. 結(jié)論111. 概述XXXX年 XX月XX日，XXXX電廠1號(hào)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行勵(lì)磁系統(tǒng)模型和參數(shù)測(cè)試 工作。試驗(yàn)包括發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)、發(fā)電機(jī)空載階躍響應(yīng)試驗(yàn)等。XXXX1號(hào)燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組是自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，采用靜止勵(lì)磁方式，ABB勵(lì)磁UNITROL 500（型控制器。本次試驗(yàn)的目的是：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定

3、1號(hào)發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)模型和參數(shù)。 使用的主要測(cè)試儀器：TK2000便攜式電量分析儀。2. 發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁變參數(shù)2.1.發(fā)電機(jī)的一般參數(shù)型號(hào)上海電氣電站設(shè)備有限公司上海發(fā)電機(jī) 廠QFSN-630-2額定容量（MVA）700額定功率（MW）630功率因素0.90額定電壓（kV）20額定電流（A）:20207轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）3000勵(lì)磁方式自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)滿載勵(lì)磁電壓（V）：424滿載勵(lì)磁電流（A）4317空載勵(lì)磁電壓（V）139空載勵(lì)磁電流（A）M480強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)2強(qiáng)行勵(lì)磁時(shí)間（秒）20定子電阻（指明何溫度下）0.001223 (15C)轉(zhuǎn)子電阻（指明何溫度下）0.0923 (15C)直軸同步電抗Xd

4、 （%）215.5%交軸同步電抗Xq （%）210.0%直軸暫態(tài)電抗Xd' （%）:不飽和值30.1%;飽和值26.5%交軸暫態(tài)電抗Xq' （%）不飽和值44.8%;飽和值39.5%直軸次暫態(tài)電抗Xd''（%）不飽和值22.3%;飽和值20.5%:交軸次暫態(tài)電抗Xq''（%）不飽和值21.8%;飽和值20.1%疋子漏抗X s （ %）負(fù)序電抗（%）非飽和值22.1%;飽和值20.3%:零序電抗（%）:非飽和值10.1%;飽和值9.59%電樞繞組短路時(shí)間常數(shù)Ta （秒）直軸開(kāi)路暫態(tài)時(shí)間常數(shù)Td0'（秒）8.61交軸開(kāi)路暫態(tài)時(shí)間常數(shù)Tq0&#

5、39;（秒）：0.956直軸開(kāi)路次暫態(tài)時(shí)間常數(shù)Td0"（秒）0.045交軸開(kāi)路次暫態(tài)時(shí)間常數(shù)Tq0"（秒）0.069直軸短路暫態(tài)時(shí)間常數(shù)Td'（秒）M.058交軸短路暫態(tài)時(shí)間常數(shù)Tq'（秒）0.180直軸短路次暫態(tài)時(shí)間常數(shù) Td"（秒）0.035交軸短路次暫態(tài)時(shí)間常數(shù) Tq"（秒）0.035發(fā)電機(jī)軸系轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（整軸）62474.04kgm222主變參數(shù)容量（MVA）720一次側(cè)電壓（kV）525二次側(cè)電壓（kV）20接線方式Y(jié)N , d-11短路阻抗Uk%14.86%23勵(lì)磁變參數(shù)容量（MVA）6.3一次側(cè)電壓（kV）20二次側(cè)電壓（kV

6、）880接線方式Y(jié)d-11短路阻抗Uk%8.08%2.4. PT CT及轉(zhuǎn)子分流器變比發(fā)電機(jī)定子PT變比20kV/100V發(fā)電機(jī)定子CT變比25000 A /5 A勵(lì)磁電流分流器變比5000A/75mV3. AVR模型和PSS模型XXXX1號(hào)發(fā)電機(jī)組采用靜止勵(lì)磁方式，ABB勵(lì)磁UNITROL5000型型勵(lì)磁控 制器。該勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，是雙通道勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制方式采用的是PID+PS駐制。根據(jù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器制造廠家提供的控制原理和邏輯，勵(lì)磁系統(tǒng)、PSS的方框圖見(jiàn)圖1 （廠家提供）。圖1A 調(diào)節(jié)器PID模型圖1B 調(diào)節(jié)器PSS模型4. 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果4.1. 發(fā)電機(jī)空載特性XXXX1號(hào)發(fā)電機(jī)組是自

7、并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。試驗(yàn)中發(fā)電機(jī)不帶主變，帶勵(lì)磁變， 空載特性試驗(yàn)發(fā)電機(jī)電壓升至額定電壓的1.2倍。表1為該機(jī)空載特性數(shù)據(jù)，其中 UaVG為機(jī)端電壓的平均值，UFD為勵(lì)磁電壓，IFD 為勵(lì)磁電流。表2實(shí)測(cè)1號(hào)燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)空載特性UAVG（ V）UFD（ V）IFD（ A）20075132150920007129150618054108124217974109123816046921055158699210421409380906138727889211929677601004380674502240337119456675813975799061509086989180571091252198711

8、281474219371671927231112002289239332532897空戰(zhàn)特性曲線zoo6cn ew 100012001400 two isoo 2oto 2200 2 和。2就 2100 jooo $200根據(jù)表1的空載特性數(shù)據(jù)可以得到如圖2所示的空載特性曲線:衛(wèi)甜3血 24OOTX) 22DOa.O 20000 出 lBDOC.aA 16QOOJQI 童 120O0J0工100兇用tCX33J040(MjO2OWJQ圖2發(fā)電機(jī)空載特性曲線42發(fā)電機(jī)空載階躍響應(yīng)特性試驗(yàn)用勵(lì)磁調(diào)節(jié)器將發(fā)電機(jī)電壓升到空載額定值的 95%,進(jìn)行5%階躍響應(yīng)試驗(yàn), 圖3為5%階躍響應(yīng)錄波圖XXXX1號(hào)

9、發(fā)電機(jī)組5%階躍響應(yīng)試驗(yàn)發(fā)電機(jī)電壓的振蕩次數(shù)為0.5次，超調(diào)量Mp=8.5%,上升時(shí)間Tup=0.25秒，頂值時(shí)間Tp=0.65s,調(diào)節(jié)時(shí)間Ts=1.2s?？蛰d階 躍響應(yīng)各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足國(guó)標(biāo)和行標(biāo)要求。電力行標(biāo)DL/T 843-2010中5.10.2項(xiàng)要求：自并勵(lì)系統(tǒng)電壓給定階躍響應(yīng)應(yīng) 滿足一下要求：階躍量為發(fā)電機(jī)額定電壓的5%,超調(diào)量不大于階躍量的30%,振蕩次數(shù)不大于3次，上升時(shí)間不大于0.5秒，調(diào)節(jié)時(shí)間不大于5s。圖3發(fā)電機(jī)空載5%階躍響應(yīng)曲線43發(fā)電機(jī)空載大階躍試驗(yàn)勵(lì)磁方式為他勵(lì)方式，用自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器調(diào)整調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓為 20100V（機(jī) 端100%額定時(shí)可控硅整流器陽(yáng)極電壓為 868

10、V）,進(jìn)行30%階躍試驗(yàn)，記錄發(fā)電 機(jī)的定子電壓VAB勵(lì)磁電壓UFD（濾波10ms）、勵(lì)磁電流IFD的響應(yīng)曲線。見(jiàn)圖4a發(fā)電機(jī)空載大階躍上升曲線44發(fā)電機(jī)時(shí)間常數(shù)測(cè)試發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行，勵(lì)磁系統(tǒng)采用他勵(lì)方式，采用封脈沖方式，由機(jī)端電壓20100V階躍至90度（機(jī)端電壓約0V）,見(jiàn)圖5。測(cè)試時(shí)間常數(shù)為9.4s。仿真使4.5.調(diào)差極性校核試驗(yàn)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)帶初負(fù)荷運(yùn)行，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)運(yùn)行，機(jī)端電壓給定值保持不變， 磁場(chǎng)繞組溫度達(dá)到穩(wěn)定。迅速調(diào)整調(diào)差系數(shù)5%、2%、0%、-2% -5%,記錄無(wú)功、 機(jī)端電壓、轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流，測(cè)試結(jié)果如圖 6所示。計(jì)*:砒噠4底tu艸mifJ»:»IH

11、MIM:it購(gòu)機(jī)BHidL嗣p& flVF5OCC. OT0-8134. 744B 6T5IZ. 606IS 53S20. 469Z4 40125. 33733. 26436- 1IP540. 120li；圖6調(diào)差極性試驗(yàn)錄波圖由圖中波形可知，調(diào)節(jié)器規(guī)定的調(diào)差極性與國(guó)標(biāo)的調(diào)差極性相反。此款勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中的調(diào)差系數(shù)，設(shè)置為 5%,相當(dāng)于國(guó)標(biāo)定義的-5%5. 勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算5.1. 發(fā)電機(jī)飽和系數(shù)和勵(lì)磁系統(tǒng)機(jī)值計(jì)算由發(fā)電機(jī)空載特性可確定發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的計(jì)算基準(zhǔn)值及模型參數(shù)：(1) 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的基準(zhǔn)值Ifdb:選取發(fā)電機(jī)空載特性曲線氣隙線(圖 2) 上與發(fā)電機(jī)額定電壓相對(duì)應(yīng)的發(fā)電 機(jī)勵(lì)磁

12、電流為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的基準(zhǔn)值：Ifdb=1290 A(2) 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路電阻的基準(zhǔn)值 Rfdb:選取發(fā)電機(jī)銘牌額定勵(lì)磁電壓與額定勵(lì)磁電流之比為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組電阻的基準(zhǔn)值，即 RFDB=UFDN/| FDNUfdnf424VIfdn=4317ARfdb= UFdn/I fdn=4244317=0.098Q(3) 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓的基準(zhǔn)值 Ufdb:Ufdb= RfdbX Ifdb=0.098X 1290 =126.7V(4) 根據(jù)發(fā)電機(jī)空載特性可計(jì)算模型需要的飽和系數(shù)SG從發(fā)電機(jī)空載曲線上得到：氣隙線上對(duì)應(yīng)于額定定子電壓的勵(lì)磁電流Ifdb=1290 A,空載曲線上對(duì)應(yīng)于額定定子電壓的勵(lì)磁電流If

13、do=151OA,額定定子電壓時(shí)發(fā)電機(jī)的飽和系數(shù)：Sgi.o= (Ifdq-Ifdb)/ IfdB=0.1705氣隙線上對(duì)應(yīng)于1.2倍額定定子電壓的勵(lì)磁電流Ifdbi.2=1540A，空載曲線上 對(duì)應(yīng)于額定定子電壓的勵(lì)磁電流IfD01.2=2910A，額定定子電壓時(shí)發(fā)電機(jī)的飽和系數(shù)：Sg1.2= （IfD01.2IfDB1./ IfDB1.2=0.8896a=1、b=0.1705、psasp電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算程序中，發(fā)電機(jī)飽和系數(shù): n=5.2164。5.2. 整流器換相壓降系數(shù)KC的計(jì)算計(jì)算中用的Uetn Uk、Set分別為勵(lì)磁變的二次電壓、短路阻抗、額定容量,Ufdb、Ifdb為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電

14、壓、勵(lì)磁電流的基準(zhǔn)值。換相電抗的整流器負(fù)載因子Kc （標(biāo)幺值）為:Kc3 I u2fdb etn .U kn U fdb Set僭 J868匚 0.0808 0.094126.7 630000053勵(lì)磁系統(tǒng)的最大輸出電壓（VRMAX和最小輸出電壓（VRMIN）對(duì)自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，電壓調(diào)節(jié)器最大輸出電壓Vrmax和最小輸出電壓 Vrmin也就是勵(lì)磁系統(tǒng)的最大、最小輸出電壓，是發(fā)電機(jī)端電壓等于額定值時(shí)的最大、 最小輸出電壓。計(jì)算公式為：Ufd=1.35X Up COSx -IfdX Kc （其中，Up為可控硅陽(yáng)極電壓，KC2ETNUk23 8680.08080.0096300000為有名值）由圖4大

15、階躍試驗(yàn)結(jié)果可知，上階躍時(shí)：最大勵(lì)磁電壓為971V,對(duì)應(yīng)勵(lì)磁電流為3080A，可得a min=31.5 下階躍時(shí)：最小勵(lì)磁電壓為-999V，對(duì)應(yīng)勵(lì)磁電流為589A，可得a min=148最大輸出電壓為:Vrmax=1.35 UB COSx min=1.35X 868X COS31.5 =999.4V 標(biāo)幺值為：Vrmax /UFDB=7.89 PU.最小輸出電壓為：Vrmax=1.35 UB COSx max=1.35X 868 X COS 148 =-993.7V標(biāo)幺值為：Vrmax /UFDB=-7.84 PU.5.4.勵(lì)磁調(diào)節(jié)器內(nèi)部最大/最小輸出電壓Vamax和Vamin指AVR的PID

16、放大器總輸出的內(nèi)部限幅值，取Vamax=10,Vamin=-10。5.5. PID參數(shù)根據(jù)廠家提供的原始參數(shù)設(shè)置為：PLF=9.82; 1916 CEILING FACTOR AVP=50; 1918 P GAIN A VRVO=5OO; 1917 DC GAIN A VRVOO=5O; 1919 HF GAIN A VRTA仁 1; 1920 TA1TB1=0.025; 1923 TB1轉(zhuǎn)換成PID傳遞函數(shù)參數(shù)得：K = VO/PLF= 50.92T1 = TB1 =0.025KV = 1T2 = TB1*VP/VOO =0.0025T3 = TA仁1T4 = TA1*VO/VP =10功率

17、回路增益 心 建監(jiān) 1.35 868 9.25n Efdb 126.76. 穩(wěn)定計(jì)算用勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及參數(shù)XXXX1號(hào)發(fā)電機(jī)為自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，用中國(guó)版BPA暫態(tài)穩(wěn)定程序中，勵(lì)磁模 型應(yīng)選FV型作為計(jì)算用勵(lì)磁系統(tǒng)模型（綜穩(wěn)程序的選 12型）。這是自并勵(lì)勵(lì)磁 系統(tǒng)模型，其模型框圖見(jiàn)圖7,參數(shù)見(jiàn)表2。1FV-S!井牙薩It匣煦無(wú)瑁磴中圖7FV型勵(lì)磁系統(tǒng)模型框圖表2FV型勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)表參數(shù)名稱計(jì)算參數(shù)仿真參數(shù)調(diào)差系數(shù)Xc （標(biāo)幺值）-0.5-0.5調(diào)節(jié)器輸入濾波器時(shí)間常數(shù)Tr （秒）0.020.02調(diào)節(jié)器取大內(nèi)部電壓 Vamax （標(biāo)幺值）1010調(diào)節(jié)器取小內(nèi)部電壓 Vamin （標(biāo)幺值）-10

18、-10電壓調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)Ti （秒）0.0250.025電壓調(diào)節(jié)器滯后時(shí)間常數(shù)T2 （秒）0.00250.0025電壓調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)T3 （秒）11電壓調(diào)節(jié)器滯后時(shí)間常數(shù)T4 （秒）1010調(diào)節(jié)器PID增益K （標(biāo)幺值）50.9250.92積分選擇因子Kv （標(biāo)幺值）00電壓調(diào)節(jié)器放大器增益 Ka （標(biāo)幺值）9.259.25軟負(fù)反饋放大倍數(shù) Kf （標(biāo)幺值）00軟負(fù)反饋時(shí)間常數(shù) Tf （秒）11電壓調(diào)節(jié)器取大輸出電壓Vrmax （標(biāo)幺值）7.897.89電壓調(diào)節(jié)器取小輸出電壓Vrmin （標(biāo)幺值）-7.84-7.84換相電抗的整流器負(fù)載因子Kc （標(biāo)幺值）0.0940.0947.發(fā)電機(jī)空載階躍響應(yīng)仿真結(jié)果在BPA穩(wěn)定程序中，選用FV型勵(lì)磁系統(tǒng)卡，采用表2中的“仿真參數(shù)”，