發(fā)電機勵磁系統(tǒng)試驗課件

1、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)試驗福建省電力試驗研究院試驗分類型式試驗出廠試驗交接試驗大修試驗交接試驗的主要項目靜態(tài)調(diào)試發(fā)電機空載時的試驗發(fā)電機帶負荷時的試驗PSS試驗勵磁系統(tǒng)建模試驗靜態(tài)調(diào)試回路檢查和保護試驗一樣，應(yīng)進行相關(guān)的查線工作主回路和二次回路的絕緣測試1）勵磁主回路：使用2500V兆歐表測得的絕緣電阻不低于0.5M2）直流操作回路、交流回路、低壓電器及其回路、二次回路：用500V或1000V兆歐表測得的絕緣電阻均應(yīng)不低于1M，比較潮濕的地方可以不小于0.5M靜態(tài)調(diào)試調(diào)節(jié)器交流通道試驗同保護裝置試驗，對于微機勵磁調(diào)節(jié)器，應(yīng)模擬發(fā)電機定子電壓電流、勵磁電壓電流輸入到調(diào)節(jié)器，檢查發(fā)電機定子電壓電流、有功、

2、無功，勵磁電壓、電流等測量值是否正確和DCS、發(fā)變組保護的聯(lián)調(diào)勵磁調(diào)節(jié)器和監(jiān)控系統(tǒng)的通訊聯(lián)系正在成為必不可少的功能；調(diào)節(jié)器和DCS之間的聯(lián)調(diào)主要是DCS對調(diào)節(jié)器的控制和操作，以及調(diào)節(jié)器部分采樣和報警信號的上傳，這些都應(yīng)該在靜態(tài)時完整地進行試驗調(diào)節(jié)器和發(fā)變組保護之間的聯(lián)調(diào)主要是保護聯(lián)跳滅磁開關(guān)和勵磁系統(tǒng)故障向保護裝置發(fā)信的回路調(diào)節(jié)器各單元特性試驗低勵限制靜態(tài)試驗：按照中調(diào)提供的低勵限制整定值設(shè)置低勵限制動作線，通常情況下定值為發(fā)電機有功功率等于0和額定時相應(yīng)的無功功率值。試驗時，模擬發(fā)電機電壓電流輸入到調(diào)節(jié)器，調(diào)整發(fā)電機電流幅值和相角，測量調(diào)節(jié)器發(fā)出“低勵限制”動作時的有功功率和無功功率關(guān)系曲線

3、。在中調(diào)給出定值的兩點，應(yīng)該保證與定值相一致，同時測量得出的曲線應(yīng)該符合調(diào)節(jié)器整定的數(shù)學(xué)表達式。動態(tài)校核：在發(fā)電機并網(wǎng)后帶不同有功負荷時進行，一般校核一、兩點即可，確認實際動作曲線和靜態(tài)試驗結(jié)果相一致調(diào)節(jié)器各單元特性試驗低勵限制調(diào)節(jié)器各單元特性試驗過勵限制靜態(tài)試驗：一般在整定的過勵限制值下進行。模擬勵磁電流（分流器輸出或整流橋交流側(cè)的CT回路），增加勵磁電流至過勵限制啟動值（通常為1.1倍額定勵磁電流），調(diào)節(jié)器發(fā)出過勵限制信號有的調(diào)節(jié)器不是以勵磁電流判斷過勵，而是根據(jù)發(fā)電機無功功率判斷過勵，這時的試驗方法和低勵限制的靜態(tài)試驗相類似，只是功率因數(shù)角不同而已動態(tài)校核：在發(fā)電機空載或帶負荷后進行。此

4、時只能通過臨時修改定值的方法進行。增加勵磁電流到臨時定值后，調(diào)節(jié)器應(yīng)發(fā)出過勵限制信號并閉鎖增磁操作。試驗結(jié)束后應(yīng)恢復(fù)原定值調(diào)節(jié)器各單元特性試驗V/Hz限制靜態(tài)試驗：將頻率可調(diào)整的電壓作為發(fā)電機電壓輸入調(diào)節(jié)器，分別改變電壓的幅值和頻率進行試驗。改變電壓幅值和頻率獲得的V/Hz比值應(yīng)當(dāng)相同如果有反時限特性則應(yīng)該測量反時限參數(shù)動態(tài)校核：在發(fā)電機空載時進行；調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓幅值和頻率到整定值，調(diào)節(jié)器應(yīng)發(fā)報警信號并閉鎖發(fā)電機增磁；發(fā)電機頻率變化時，相應(yīng)的電壓幅值的變化應(yīng)符合設(shè)計的要求。當(dāng)發(fā)電機頻率低于45Hz時，調(diào)節(jié)器應(yīng)逆變滅磁調(diào)節(jié)器各單元特性試驗小電流試驗（移相和脈沖觸發(fā)）在發(fā)電機未啟動時進行；斷開滅磁

5、開關(guān)，在滅磁開關(guān)前臨時接入一個假負載進行試驗置調(diào)節(jié)器的運行方式為定角度方式，模擬調(diào)節(jié)器運行的條件，使調(diào)節(jié)器輸出脈沖。用示波器觀察觸發(fā)脈沖波形，應(yīng)均勻分布，脈沖的陡度、脈寬、幅值等符合要求，調(diào)整時變化平滑動態(tài)試驗配合高壓專業(yè)進行的發(fā)電機短路、空載特性試驗在進行短路和零起升壓試驗時，應(yīng)將調(diào)節(jié)器設(shè)置為手動或定角度方式進行。有的調(diào)節(jié)器允許自動方式下進行零起升壓試驗勵磁方式為自并勵的機組，在進行短路試驗時，需臨時接入勵磁電源動態(tài)試驗PT回路核相在發(fā)電機定子電壓升至額定時，對接入調(diào)節(jié)器的兩組PT進行同源核相對于系統(tǒng)PT，在發(fā)變組帶母線升壓時，進行同源核相動態(tài)試驗手、自動方式調(diào)壓范圍試驗進行勵磁系統(tǒng)空載時，

6、分別切換到手動、自動通道運行，調(diào)節(jié)定子電壓至調(diào)節(jié)器可以穩(wěn)定運行的最大、最小值，進行調(diào)壓范圍試驗自動通道的調(diào)節(jié)范圍為70%110%Un，手動通道的調(diào)節(jié)范圍為20%110%Un動態(tài)試驗A、B套調(diào)節(jié)器之間的切換和手、自動運行方式切換檢查勵磁調(diào)節(jié)器各調(diào)節(jié)通道和控制方式間的跟蹤、切換條件和無擾切換。無擾切換包含兩層意思：穩(wěn)態(tài)的差異很小和動態(tài)的波動很小試驗時，通過錄波方式，檢查機端電壓和勵磁電壓電流的波動情況，應(yīng)實現(xiàn)無擾切換發(fā)電機并網(wǎng)帶負荷后進行的切換試驗，應(yīng)該記錄發(fā)電機無功功率的波動情況動態(tài)試驗階躍試驗測試并調(diào)整勵磁調(diào)節(jié)器的PID參數(shù)，使得在線性范圍內(nèi)的自動電壓調(diào)節(jié)動態(tài)品質(zhì)達到標(biāo)準(zhǔn)要求；發(fā)電機空載給定階

7、躍試驗也是勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)確認試驗的重要內(nèi)容設(shè)置自動方式，設(shè)置階躍試驗方式，設(shè)置階躍量，發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到額定并且保持穩(wěn)定。為防止發(fā)生異常，可現(xiàn)在低電壓（90%Un）下進行5%階躍試驗，調(diào)整調(diào)節(jié)器PID參數(shù)，階躍響應(yīng)品質(zhì)合格后再在額定值下試驗錄取發(fā)電機電壓和調(diào)節(jié)器輸出波形；計算發(fā)電機電壓階躍的超調(diào)量、上升時間、調(diào)節(jié)時間和振蕩次數(shù)，應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)；如果不符合標(biāo)準(zhǔn)，修改PID參數(shù)，重做階躍試驗，直到階躍響應(yīng)品質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)為止動態(tài)試驗階躍試驗=偏差；ts調(diào)節(jié)時間；tp峰值時間；Um峰值電壓；U0穩(wěn)態(tài)電壓.超調(diào)量動態(tài)試驗電壓/頻率特性（V/Hz限制）試驗調(diào)節(jié)發(fā)電機機端電壓幅值或頻率，檢查V/Hz限制動作的準(zhǔn)確性

8、過勵限制試驗臨時修改定值，進行過勵限制試驗，檢查調(diào)節(jié)器報警和動作的正確性PT斷線保護試驗?zāi)M勵磁PT或測量PT斷線，檢查調(diào)節(jié)器動作的正確性動態(tài)試驗起勵、自動方式零起升壓包括自動方式下低定值零起升壓、預(yù)置值（通常為額定）升壓，錄取機端電壓波形，分析發(fā)電機定子電壓調(diào)整時間、調(diào)整次數(shù)、超調(diào)量等數(shù)據(jù)滅磁試驗（逆變、保護跳滅磁開關(guān)）調(diào)節(jié)器發(fā)出逆變命令滅磁，機端電壓降為0；錄取機端電壓波形，分析勵磁繞組滅磁時間發(fā)電機處于并網(wǎng)狀態(tài)時，應(yīng)閉鎖逆變滅磁模擬保護動作跳開滅磁開關(guān)，機端電壓降為0；錄取機端電壓波形，分析勵磁繞組滅磁時間逆變滅磁失敗時，應(yīng)跳開滅磁開關(guān)進行滅磁動態(tài)試驗相量測量發(fā)電機并網(wǎng)帶負荷后，用鉗形相

9、位表檢查PT、CT二次回路的幅值和相位；測量得到的數(shù)值應(yīng)該和調(diào)節(jié)器的采樣值相吻合，這樣才能保證調(diào)節(jié)器的反饋正確無功調(diào)差率試驗檢查調(diào)差極性；在發(fā)電機并網(wǎng)帶負荷時，將調(diào)差率從零增加，如調(diào)節(jié)器輸出減少，則為正調(diào)差；負調(diào)差則相反整定調(diào)差率；按照現(xiàn)行勵磁管理條例，調(diào)差率的整定值由調(diào)度提出，因為該值與電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定有關(guān)。通常情況下，對于機端直接并聯(lián)的發(fā)電機調(diào)差率可選4%8%，對于單元機組設(shè)置調(diào)差率為-4%0%觀察在設(shè)置的調(diào)差率下機組運行的穩(wěn)定性。如果外界引起的母線電壓波動造成兩機爭搶無功功率，則應(yīng)當(dāng)增加正調(diào)差率或減少負調(diào)差率動態(tài)試驗甩負荷試驗測試勵磁調(diào)節(jié)器在發(fā)電機甩負荷時對發(fā)電機電壓的控制能力試驗時，解

10、除發(fā)電機斷路器聯(lián)跳滅磁開關(guān)回路。試驗時，錄取發(fā)電機電壓、頻率，勵磁電壓電流，確認甩負荷過程電壓給定值維持在原值或正常值；汽輪發(fā)電機電壓最大值不大于額定值的115%，水輪發(fā)電機電壓最大值不大于額定值的130%；發(fā)電機電壓不產(chǎn)生連續(xù)振蕩試驗前臨時加裝過電壓繼電器，汽輪發(fā)電機120%Un時，水輪發(fā)電機135%Un時，瞬時動作跳滅磁開關(guān)勵磁系統(tǒng)建模試驗靜態(tài)試驗 在進行AVR模型建模仿真之前，需要對該模型進行靜態(tài)驗證。靜態(tài)驗證的含義就是在調(diào)節(jié)器處于靜態(tài)狀態(tài)下，通過試驗手段，對調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)中每個環(huán)節(jié)的參數(shù)進行理論驗證的過程。試驗方法可采用時域法或頻域法。 勵磁系統(tǒng)測量環(huán)節(jié)時間常數(shù)Tr測定 在調(diào)節(jié)器柜的P

11、T端子中加入模擬電壓信號（注意防止該交流信號加至外回路中）獲得該PT采樣量值的D/A輸出的純滯后時間，通過多次試驗獲得該測量環(huán)節(jié)時間常數(shù)Tr的平均值。 勵磁調(diào)節(jié)器A/D、D/A頻率特性 在調(diào)節(jié)器的噪聲通道A/D口中加入白噪聲，從D/A輸出口中獲得模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換的幅頻和相頻特性。 勵磁系統(tǒng)建模試驗靜態(tài)試驗勵磁調(diào)節(jié)器PID參數(shù)測定 勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作在自動方式下，通過改變PID參數(shù)的設(shè)置，即采用單獨比例、積分和微分等環(huán)節(jié)參數(shù)時，在調(diào)節(jié)器的噪聲通道A/D口中加入白噪聲，通過調(diào)節(jié)器輸出控制電壓的D/A輸出獲得輸入輸出的幅頻相頻特性。 PSS環(huán)節(jié)測試 在調(diào)節(jié)器PSS的噪聲通道A/D口中加入白噪聲，通過調(diào)

12、節(jié)器PSS輸出控制電壓的D/A輸出獲得輸入輸出的幅頻相頻特性。 勵磁系統(tǒng)建模試驗動態(tài)試驗 在發(fā)電機空載試驗中可以測試發(fā)電機空載特性曲 線、勵磁系統(tǒng)和發(fā)電機開環(huán)總增益、發(fā)電機開路時間常數(shù)Tdo、空載大擾動試驗、小擾動試驗。 發(fā)電機空載特性曲線 在勵磁調(diào)節(jié)器它勵方式下采用手動緩慢升高發(fā)電機電壓至1.2倍額定值或在帶發(fā)變組升壓時升至1.05倍額定值，然后開始進行降壓試驗，記錄相關(guān)量在表1中。 發(fā)電機空載升壓試驗中，對于發(fā)變組接線方式，應(yīng)與電廠確認發(fā)電機機端電壓升至1.05倍額定值的安全措施。 勵磁系統(tǒng)和發(fā)電機環(huán)節(jié)總增益 將勵磁調(diào)節(jié)器中積分和微分環(huán)節(jié)（或超前和滯后環(huán)節(jié)）退出，設(shè)置比例增益為固定值，在發(fā)

13、電機電壓為80%額定電壓時做5%、10%的階躍試驗，測錄勵磁電壓的波形。 勵磁系統(tǒng)建模試驗動態(tài)試驗它勵方式下勵磁調(diào)節(jié)器大階躍響應(yīng)特性試驗 勵磁調(diào)節(jié)器自動方式運行，升發(fā)電機電壓至80%（或70%）額定值，確認AVR調(diào)節(jié)器PID參數(shù)為運行參數(shù)，然后進行-20%階躍（或-30%階躍），10秒鐘后，再進行+20%階躍（+30%階躍），錄取發(fā)電機電壓、轉(zhuǎn)子電壓（直流平均值）、轉(zhuǎn)子電流變化曲線，測量最大勵磁電壓值和最小勵磁電壓值。根據(jù)勵磁廠家提供的觸發(fā)角最大值max、最小值min和理論計算的換弧壓降系數(shù)，驗證最大和最小觸發(fā)角值。 勵磁系統(tǒng)建模試驗動態(tài)試驗勵磁調(diào)節(jié)器小擾動階躍響應(yīng)特性試驗 勵磁調(diào)節(jié)器運行在自動方式，將發(fā)電機機端電壓升壓到空載額定值的90%，分別進行5%和10%階躍響應(yīng)試驗，錄取發(fā)電機電壓、轉(zhuǎn)子電壓（直流平均值）、轉(zhuǎn)子電流變化曲線。同時測定調(diào)節(jié)器動態(tài)響應(yīng)參數(shù)值，并記錄在表2。勵磁系統(tǒng)建模試驗動態(tài)試驗發(fā)電機開路時間常數(shù)Tdo測試 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)采用它勵空載方式運行，將發(fā)電機機