第16次課第4章(4節(jié))課件

1、電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理 水電學(xué)院電力系 楊國(guó)清電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理 水電學(xué)院電力系 楊國(guó)清4.4 勵(lì)磁 系統(tǒng)的試驗(yàn) 4.4.1 概述4.4.2 靜態(tài)開(kāi)環(huán)試驗(yàn)4.4.3 空載試驗(yàn)4.4.4 并網(wǎng)試驗(yàn)4.4 勵(lì)磁 系統(tǒng)的試驗(yàn) 4.4.1 概述4.4.1 概述（1）勵(lì)磁試驗(yàn)的目的：為設(shè)計(jì)、制造、安裝、交接等提供總體的全面的檢驗(yàn)驗(yàn)證，確保發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)完成其應(yīng)有的作用。 （2）勵(lì)磁試驗(yàn)的分類(lèi)：a. 按試驗(yàn)時(shí)間：勵(lì)磁系統(tǒng)一般將試驗(yàn)分為型式試驗(yàn)、出廠試驗(yàn)、交接試驗(yàn)和大修試驗(yàn)等幾個(gè)階段。型式試驗(yàn)是檢查勵(lì)磁系統(tǒng)是否全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求，包括功能、性能指標(biāo)、環(huán)境條件、數(shù)學(xué)模型、電力系統(tǒng)各種運(yùn)行和故障情況下的行為等。型

2、式試驗(yàn)是作為定型生產(chǎn)的依據(jù)。 4.4.1 概述（1）勵(lì)磁試驗(yàn)的目的：4.4.1 概述按試驗(yàn)內(nèi)容：試驗(yàn)主要分為靜態(tài)開(kāi)環(huán)試驗(yàn)、空載試驗(yàn)和并網(wǎng)試驗(yàn)三類(lèi)。靜態(tài)試驗(yàn)主要檢查控制器的輸入輸出特性和移相特性。空載試驗(yàn)主要進(jìn)行以下試驗(yàn)：零起升壓試驗(yàn)、階躍響應(yīng)試驗(yàn)、頻率特性試驗(yàn)、V/Hz限制動(dòng)作試驗(yàn)、調(diào)節(jié)范圍測(cè)定試驗(yàn)、逆變滅磁試驗(yàn)、恒機(jī)端電壓調(diào)節(jié)方式（自動(dòng)）和恒勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)方式（手動(dòng)）無(wú)擾動(dòng)切換試驗(yàn)。并網(wǎng)試驗(yàn)又稱(chēng)負(fù)荷試驗(yàn)，主要進(jìn)行調(diào)差率整定和測(cè)定試驗(yàn)、增減負(fù)荷試驗(yàn)、突增減無(wú)功試驗(yàn)、機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)以及恒壓、恒無(wú)功、恒功率因數(shù)和恒勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)方式之間無(wú)擾動(dòng)切換試驗(yàn)。4.4.1 概述按試驗(yàn)內(nèi)容：試驗(yàn)主要分為靜態(tài)開(kāi)環(huán)試

3、驗(yàn)、空載試4.4.1 概述（3）勵(lì)磁試驗(yàn)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：GBT7409.3-1997 同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 大中型同步勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)要求GB10585-1989 中小型同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)基本技術(shù)要求DLT650-1998 大型汽輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件DLT583-1995 大中型水輪發(fā)電機(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置技術(shù)條件 DLT491-1999 大中型水輪發(fā)電機(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置運(yùn)行檢修規(guī)程 DL490-1992 大中型水輪發(fā)電機(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置的安裝驗(yàn)收規(guī)程 DL489-1992 大中型水輪發(fā)電機(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置的試驗(yàn)規(guī)程.4.4.1 概述（3）勵(lì)磁試驗(yàn)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：4.4.1

4、概述（4）試驗(yàn)系統(tǒng)的搭建4.4.1 概述（4）試驗(yàn)系統(tǒng)的搭建4.4.2 靜態(tài)開(kāi)環(huán)試驗(yàn)靜態(tài)開(kāi)環(huán)試驗(yàn)的主要目的是用開(kāi)環(huán)的方法檢查勵(lì)磁調(diào)節(jié)器各部分的工作的正確性，為勵(lì)磁控制系統(tǒng)閉環(huán)試驗(yàn)作準(zhǔn)備，包括對(duì)邏輯部分的檢查。試驗(yàn)內(nèi)容主要包括自動(dòng)回路輸入/輸出特性、手動(dòng)回路輸入/輸出特性和核相試驗(yàn) 4.4.2 靜態(tài)開(kāi)環(huán)試驗(yàn)靜態(tài)開(kāi)環(huán)試驗(yàn)的主要目的是用開(kāi)環(huán)4.4.2 靜態(tài)開(kāi)環(huán)試驗(yàn)（1）測(cè)量單元的檢查 目的：測(cè)量采集通道誤差，在軟件里加以補(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)電氣量的準(zhǔn)確測(cè)量。 方法：用繼電保護(hù)測(cè)試儀發(fā)出幅值和相位均可調(diào)的電壓和電流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，模擬發(fā)電機(jī)的出口電壓和電流，分別加于測(cè)量回路各個(gè)環(huán)節(jié)的輸入端，檢查各個(gè)環(huán)節(jié)的輸

5、入輸出特性，再在軟件里對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。 4.4.2 靜態(tài)開(kāi)環(huán)試驗(yàn)（1）測(cè)量單元的檢查 4.4.2 靜態(tài)開(kāi)環(huán)試驗(yàn)（2）自動(dòng)（手動(dòng)）回路輸入/輸出特性檢查目的：檢查控制器在不同增益的情況下輸入/輸出特性。 方法：在切除積分和各種限制的情況下進(jìn)行，給定不變改變?cè)鲆婧驮鲆娌蛔兏淖兘o定值。通過(guò)對(duì)兩種情況下輸入/輸出值的觀察，得控制器的輸入/輸出特性良好，即比例調(diào)節(jié)特性良好的增益系數(shù)。 4.4.2 靜態(tài)開(kāi)環(huán)試驗(yàn)（2）自動(dòng)（手動(dòng)）回路輸入/輸出特4.4.2 靜態(tài)開(kāi)環(huán)試驗(yàn)（3）核相試驗(yàn) 目的：檢查勵(lì)磁系統(tǒng)的同步信號(hào)和觸發(fā)脈沖的相位關(guān)系，確保觸發(fā)脈沖嚴(yán)格按導(dǎo)通角觸發(fā)可控硅。 方法：使控制器進(jìn)入運(yùn)行，手

6、工改變可控硅的導(dǎo)通角，用示波器觀察各個(gè)導(dǎo)通角情況下觸發(fā)脈沖和同步信號(hào)之間的相位關(guān)系。4.4.2 靜態(tài)開(kāi)環(huán)試驗(yàn)（3）核相試驗(yàn) 4.4.3 空載試驗(yàn)（1）零起升壓試驗(yàn) 目的：勵(lì)磁系統(tǒng)基本的接線和控制是否正確，測(cè)試勵(lì)磁系統(tǒng)的起勵(lì)特性。 方法：采用直流電源起勵(lì)方式，發(fā)電機(jī)在空載、額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，閉合起勵(lì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行零起升壓。 標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)標(biāo)規(guī)定的超調(diào)量不大于15、振蕩不超過(guò)3次、調(diào)節(jié)時(shí)間不大于10秒 4.4.3 空載試驗(yàn)（1）零起升壓試驗(yàn) 4.4.3 空載試驗(yàn)試驗(yàn)波形4.4.3 空載試驗(yàn)試驗(yàn)波形4.4.3 空載試驗(yàn)（2）階躍擾動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)試控制器的PID參數(shù)，使得在線性范圍內(nèi)的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)品質(zhì)達(dá)到

7、標(biāo)準(zhǔn)的要求，并初步檢查勵(lì)磁系統(tǒng)的靜態(tài)放大倍數(shù)及發(fā)電機(jī)空載電壓階躍上升時(shí)間。 方法：設(shè)置控制器為自動(dòng)方式，設(shè)置階躍量為10。機(jī)組在空載、額定電壓穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，突然將電壓給定值變?yōu)轭~定電壓的90和110，錄制發(fā)電機(jī)端電壓波形。標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)標(biāo)規(guī)定的超調(diào)量不大于50、調(diào)節(jié)時(shí)間不大于10秒、振蕩次數(shù)小于3次 4.4.3 空載試驗(yàn)（2）階躍擾動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn)4.4.3 空載試驗(yàn)下擾10%波形圖 上擾10%波形圖 4.4.3 空載試驗(yàn)下擾10%波形圖 上擾10%波形圖 4.4.3 空載試驗(yàn)（3）電壓/頻率特性試驗(yàn)?zāi)康模簷z查勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電壓/頻率特性以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)變化時(shí)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器準(zhǔn)確控制發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的能力。

8、方法：在發(fā)電機(jī)空載狀態(tài)下進(jìn)行，通過(guò)機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)改變發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)頻率在47Hz51Hz范圍內(nèi)變化，每隔0.5Hz讀數(shù)，測(cè)定發(fā)電機(jī)相應(yīng)頻率下的機(jī)端電壓。4.4.3 空載試驗(yàn)（3）電壓/頻率特性試驗(yàn)4.4.3 空載試驗(yàn)在不同頻率下，最大機(jī)端電壓控制偏差值為+0.6%，表明該勵(lì)磁系統(tǒng)在47Hz51Hz機(jī)組頻率范圍內(nèi)具有良好的電壓控制精度。 電壓/頻率特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)F(Hz)4747.54848.5495050.55151.5U(V)382.28381.14380.76378.1380.38380.76379.62380.04380.084.4.3 空載試驗(yàn) 電壓/頻率特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)F(Hz)4

9、744.4.3 空載試驗(yàn)（4） V/F限制試驗(yàn) 方法：分別在自動(dòng)和手動(dòng)勵(lì)磁控制方式下， 維持機(jī)組頻率不變、調(diào)整勵(lì)磁控制給定值（自動(dòng)方式下為機(jī)端電壓給定值，手動(dòng)方式下為勵(lì)磁電流給定值），進(jìn)行升壓。 維持勵(lì)磁控制給定值不變，減小機(jī)組頻率等兩項(xiàng)試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中，頻率變化范圍為51減至47Hz，頻率變化步長(zhǎng)為0.5 Hz，記錄相應(yīng)的機(jī)端電壓和勵(lì)磁電流變化曲線。 4.4.3 空載試驗(yàn)（4） V/F限制試驗(yàn) 4.4.3 空載試驗(yàn)自動(dòng)增電壓給定V/F限制波形圖 自動(dòng)減電壓給定V/F限制波形圖 手動(dòng)增電壓給定V/F限制波形圖 手動(dòng)減電壓給定V/F限制波形圖 4.4.3 空載試驗(yàn)自動(dòng)增電壓給定V/F限制波形圖

10、自動(dòng)減電4.4.3 空載試驗(yàn)（5）自動(dòng)方式與手動(dòng)方式調(diào)節(jié)范圍測(cè)定試驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)試自動(dòng)和手動(dòng)方式下發(fā)電機(jī)電壓和轉(zhuǎn)子電壓（電流）的調(diào)節(jié)范圍和穩(wěn)定情況，以便滿(mǎn)足各種情況下發(fā)電機(jī)并網(wǎng)和輸送功率的要求。方法：分別設(shè)置調(diào)節(jié)通道為自動(dòng)和手動(dòng)方式，起勵(lì)后進(jìn)行增減給定值的操作，至達(dá)到要求的調(diào)節(jié)范圍的上下限。 4.4.3 空載試驗(yàn)（5）自動(dòng)方式與手動(dòng)方式調(diào)節(jié)范圍測(cè)定試驗(yàn)4.4.3 空載試驗(yàn)在兩種調(diào)節(jié)方式下，機(jī)端電壓和勵(lì)磁電流變化平穩(wěn)，無(wú)振蕩。 自動(dòng)方式波形圖 手動(dòng)方式波形圖 4.4.3 空載試驗(yàn)自動(dòng)方式波形圖 手動(dòng)方式波形圖 4.4.3 空載試驗(yàn)（6）逆變滅磁試驗(yàn) 逆變滅磁試驗(yàn)分兩種情況進(jìn)行，即正常逆變滅磁以及空載

11、誤強(qiáng)勵(lì)滅磁。 正常逆變滅磁空載誤強(qiáng)勵(lì)逆變滅磁4.4.3 空載試驗(yàn)（6）逆變滅磁試驗(yàn) 正常逆變滅磁空載誤強(qiáng)4.4.3 空載試驗(yàn)（7）手、自動(dòng)調(diào)節(jié)方式之間的切換試驗(yàn) 4.4.3 空載試驗(yàn)（7）手、自動(dòng)調(diào)節(jié)方式之間的切換試驗(yàn) 4.4.3 并網(wǎng)試驗(yàn) （1）自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)試驗(yàn) 目的：檢測(cè)勵(lì)磁控制品質(zhì)方法：發(fā)電機(jī)空載額定電壓穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，投入自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置，觀察并網(wǎng)時(shí)間及機(jī)組沖擊情況。（2）連續(xù)增減無(wú)功負(fù)荷試驗(yàn)?zāi)康模簷C(jī)組無(wú)功功率調(diào)節(jié)過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性。 方法：機(jī)組空載并網(wǎng)后，通過(guò)增減無(wú)功旋鈕，連續(xù)平穩(wěn)地將機(jī)組無(wú)功功率從零增加到額定值。在并網(wǎng)前至機(jī)組無(wú)功功率達(dá)額定值時(shí)間段內(nèi)，記錄機(jī)組無(wú)功功率、機(jī)端電壓、勵(lì)磁電壓以

12、及勵(lì)磁電流變化曲線。 4.4.3 并網(wǎng)試驗(yàn) （1）自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)試驗(yàn) 4.4.3 并網(wǎng)試驗(yàn)（3）突增、突減無(wú)功負(fù)荷試驗(yàn) 目的：觀察無(wú)功負(fù)荷階躍變化時(shí)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程。方法：在發(fā)電機(jī)帶額定有功和無(wú)功功率運(yùn)行狀態(tài)下，突增減40的無(wú)功功率階躍負(fù)荷，即突然改變無(wú)功功率設(shè)定值40，觀察并記錄機(jī)組無(wú)功功率、機(jī)端電壓、勵(lì)磁電壓以及勵(lì)磁電流變化曲線。 4.4.3 并網(wǎng)試驗(yàn)（3）突增、突減無(wú)功負(fù)荷試驗(yàn) 4.4.3 并網(wǎng)試驗(yàn)（4）調(diào)差試驗(yàn)?zāi)康模赫ê蜋z查發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制器的調(diào)差率，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組穩(wěn)定并列運(yùn)行和它們之間的無(wú)功分配。 方法：在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下，設(shè)定勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)方式運(yùn)行，并將無(wú)功功率從零調(diào)整至額定值，測(cè)量發(fā)電機(jī)端電壓，再將發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列并穩(wěn)定空載運(yùn)行后，測(cè)量發(fā)電機(jī)空載電壓，并記錄發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓波形。 4.4.3 并網(wǎng)試驗(yàn)（4）調(diào)差試驗(yàn)4.4.3 并網(wǎng)試驗(yàn)（5）甩負(fù)荷試驗(yàn) 目的：測(cè)試勵(lì)磁控制器在發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)電壓的控制能力。 方法：發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，帶有一定的有功和無(wú)功，使發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)解列，錄制機(jī)端電壓、勵(lì)磁電流和有功無(wú)功波形圖。 標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)標(biāo)GB/T7409.3-1997的機(jī)端電壓不大于甩負(fù)荷前機(jī)端電壓的1.151.2倍、振蕩次數(shù)不超過(guò)3-5次以及調(diào)