励磁系统试验原理介绍

图5 功角型低励限制动作线
安徽省电力科学研究院
2)参数整定: 一般由调度或电厂给出: a. 与制造厂提供的发电机P-Q曲线配合; b. 静稳定极限的配合; c. 留有10%余量; d. 无进相要求时,可按 P=Pe Q=0 ; P=0 Q=-(0.2~0.3)QN 整定;
e.
Q(p) P(p)
f.
——试验时一次调节的时间,s;
T
安徽省电力科学研究院
3.4 总体试验
3.4.1 总体静态特性测定
1) 检查下载程序; 2) 输入模拟PT和CT以及调节器应有的测量反馈信号; 3) 检查各测量值在要求的精度之内; 4) 模拟输入输出的开关量,检查开关量信号接受和输出情况,检查逻辑动作与设计是否一致; 5) 检查自动,手动控制方式下的励磁调节正确性. 自动方式下:PT电压增加,调节器输出减小,控制角增加;给定增加,调节器输出增加, 控制角减小. 手动方式下:如果是定励磁电流控制,励磁电流增加,调节器输出减小,控制角增加;给 定增加,调节器输出增加,控制角减小; 6) 输入模拟信号检查励磁限制和保护; 7) 输入同步信号,移相控制工作,检查触发脉冲特性和少脉冲检测功能; 8) 检查最大最小控制角; 9) 整流器带轻负载检查.对于自并励励磁系统将50Hz电源接入可控整流桥;对于励磁机励磁 系统需要将副励磁机电压或中频机电压送入可控硅整流桥的交流侧.注意:同步信号与 主电压相位关系正确.检查移相情况,观察整流输出波形及触发对称情况; 10)对于励磁机励磁系统,整流桥带与励磁机励磁绕组电阻阻值相同的试验电阻或带励磁机励 磁绕组进行大电流试验.检查强励数值能否达到.检查换相引起交流侧电压畸变对同步 和移相范围的影响.同时检查调节器输出表计的准确度.

-
U
励磁机
发电机
+ Uref
幅值
K
1
图1 电压环控制
1
UG
频率特性:
▲幅频特性(如图2示)
稳态放大倍数:KP>250p 动态放大倍数:KD>30p 暂态放大倍数: KF
KP
KD Ta1 Ta 图2 Tb Tb1 PID幅频特性
KF 角度 ω
▲相频特性
安徽省电力科学研究院
2.2 手动方式:
(电流环) 维持发电机励磁电流恒定,一般在"自动"故障时短时应用
励磁系统相频幅频特性测定 励磁变压器试验 交流励磁机在额定工况带整流负载测重叠角 交流励磁机带整流负载时空载试验和负载试验 交流励磁机励磁绕组时间常数试验 副励磁机带可控整流负载的外特性测定 串联变压器试验 励磁变流器试验 磁场断路器及灭磁开关试验 脉冲变压器试验及触发脉冲检查 非线性电阻试验 可控硅跨接器试验
3.3.7 PT断线保护试验
1) 静态: 调节器通入二组PT电压,人为模拟运行通道任意一相断线,故障通道应按设 定切换并报警,断备用通道PT应报警不切换; 2) 动态: 在发电机空载时进行,试验方法同上,切换后发电机电压基本不变,仍保持 稳定运行.
安徽省电力科学研究院 3.3.8 自动电压给定调节速度测定
内功率特性 外功率特性 PSS
安徽省电力科学研究院
2. 励磁系统控制方式:
2.1 自动方式:电压环 稳态时维持发电机电压恒定 ,为励磁系统最基本的控
制方式.
K ∞, △U=0 Uref决定发电机电压 调压精度:≤ ±1% 要求K>250p 校正:串联校正(PID) 并联校正 (满足稳态K 动态特性)
安徽省电力科学研究院 3.3.2 过励限制试验
1)目的: 防止发电机转子过热损坏. 2)参数设置:1.1倍额定转子电流可以长期运行;
表二 发电机转子绕组短时过负荷能力,如表二所示. 时间(s) 磁场电流/额定磁场电流 10 2.08 30 1.46 60 1.25 120 1.12
整定:C=T(If2 –Ifn2), C=33.3 T单位为s 电机制造厂给出发热常数C的,按制造厂给出值整定. 强励瞬时电流限制(高起始,自励系统):根据制造厂提供值整定. 注意:三机系统中,励磁机额定磁场电流≠发电机额定时励磁机磁场电流.
3)试验:
a. b.
静态试验: 一般发电机(励磁机)磁场电流转变为0-5v直流电压,在该点 突加入相应电流倍数的直流电压,测量延时动作时间,求出反时限特性. 动态试验 在不同负荷情况下检验AVR励磁电流测量值与实测值是否一致; 通过修改过励限制定值进行过励限制试验.
安徽省电力科学研究院 3.3.3 伏/赫限制
5)动态试验:
a.
b.
发电机并网后,P达到约定有功,逐渐减少励磁电流至低励限制发 讯,无功保持不变(并无振荡),校验实测值与设置值的差别.也 可临时提高低励限制定值进行校核. 有功达到约定有功,无功初值比低励限制值略大,给定值负阶跃从 小逐渐加大(最大<4%)(估算无功量),录波UG ,P,Q,低励 限制起作用在0.1—0.3 s,低励保护退出.
2.3 定角度方式:
(开环) 维持发电机励磁电流一定,一般在"自动"故障时短时应用
2.4 恒无功方式:
维持发电机无功功率在一定范围,系统中一般不用
2.5 恒功率因数方式:
维持发电机功率因数在一定范围,系统中一般不用
安徽省电力科学研究院
3. 励磁系统试验:
3.1 中国国家标准和行业标准规定的励磁系统试验项目 注:A 为GB7409.1-1997 , B为DL/T650-1998 表1 -1 C 为DL489-92 , D为DL/T843-2003
ABCD ABCD ABCD BD ABD ABCD BD CD BCD B B BD BD
ABCD
ABCD ABCD
BCD
C
ABCD BD ABD
C D BD BCD B
C
BCD BD
C C
CD BCD B B BD D B
安徽省电力科学研究院 表1-4
试验项目 型式 试验 出厂 试验 交接 试验 大修 试验
试验项目
绝缘试验,介电强度试验 环境试验
型式 试验
ABCD BC
出厂 试验
ABCD
交接 试验
ABCD
大修 试验
BCD
ABCD 单元特性测试: 低励限制,过励限制,伏/赫限制,低频保护, 移相单元,恒无功功率控制,恒功率因数控制, 通讯,测量,稳压电源,PT断线 总体静特性测定 控制保护信号模拟动作试验和监视测量量检查 整流元件均流(均压)试验 转子过电压保护单元试验 ABC ABCD ABCD ABD
ABCD
ABCD
BD
ABC ABCD ABC B
ABC ABCD ABCD ABD
BC BCD BCD BD
安徽省电力科学研究院 表1-2
试验项目 型式 试验 出厂 试验 交接 试验 大修 试验
功率整流柜温升试验 整流柜噪声测量 电磁兼容性试验 老化试验 核相试验 静差率测定 励磁系统顶值电压,标称响应,强励电压倍 数及电压响应时间测定 手动调节范围测定 自动调节范围测定 自动电压给定调节速度测定 电压分辨率测定 调差率测定
A AC A D D AD AC AC C C C C D AC AC C C C C AC AC C C C C C C C C C C AC AC A D C
安徽省电力科学研究院
3.2 常规的发电厂现场试验内容
3.2.1 现场开机前检查试验
1)外观检查(包括卡件内跳线) 2)外部接线检查 3)绝缘与耐压试验 4)电源检查 9)模拟保护动作检查 5)程序下载 10)移相同步电路检查 6)变送器检查 11)整流器带负载检查(核相试验) 7)输入输出检查 12)单元特性检查 8)顺序控制检查 13)初励回路检查 14)灭磁开关(磁场断路器)动作试验 15)灭磁电阻检查
安徽省电力科学研究院 3.2.3 现场发电机带负载下试验
1)低励限制试验 2)过励限制试验 3)通道和控制方式切换试验 4)负载阶跃试验 5)定子电流限制试验 6)转子温度测量及报警 7)均流试验 8)温升试验 9)整流柜噪声测定 10)功率柜监视
11)调差率整定 12)电压静差率测定 13)励磁变压器温度测量及报警 14)定无功功率控制检查 15)定功率因数控制检查 16)励磁系统模型参数确认试验 17)电力系统稳定器试验 18)甩负荷试验 19)强励试验 20)老化试验(168h持续运行试验)
安徽省电力科学研究院
3.3 单元特性试验
3.3.1 低励限制试验
1)低励限制动作特性: 直线型 b. 模拟静稳极限功率圆型 c. 功角型 分别如图3,图4,图5所示.
a.
Q(p) Pn m n 图3 直线型低励限制动作线 P(p)
Q(p) P(p)
Q(p) Pn δ a
c
b
P(p)
静稳极限圆
图4 模拟静稳极限圆的低励限制动作线
V/Hz限制是一种过激磁限制,防止发电机或主变过激磁而铁芯发热. 1)整定值: 根据制造厂提供的发电机,变压器在额定频率下长期运行的最 高电压整定,一般整定:UG*/f*=1.06 . 2) 试验:
a.
静态试验: 将频率可调整的电压作为发电机电压输入调节器,分别改变电压和频率 让V/Hz限制动作,检验动作值与设定值是否一致; 对采用反时限特性的V/Hz限制,用上述方法突加电压,记录动作时间, 求出反时限特性; 注:V/Hz限制的反时限特性与过激磁保护反时限特性的配合 动态试验 发电机空载时进行,改变发电机电压和发电机转速,观察励磁限制情况, 比对实测结果与设定值是否一致.
≤70 度; 注意:有无机端电压补偿.
功角型 一般
静稳极限圆 P-Q曲线 图6 参数整定
3)低励限制和失磁保护相配合:
a. b.
失磁保护为阻抗型, R-X平面反演到g-b平面乘U2—>P-Q平面判 断; 逆无功型通过逻辑判断.
安徽省电力科学研究院
4)静态试验:
a. b.
输入发电机电压,电流及相位角到AVR,检查P,Q及UG测量值是 否正确; 改变UG ,IG及G校验设置值与实测值是否一致.
安徽省电力科学研究院 3.2.2 现场发电机空载下试验
1)手动起励 2)手动调节范围 10)各测量值检查 3)手动阶跃试验调整手动参数 11)逆变灭磁,模拟事故灭磁试验 4)电压测量和控制检查 12)电压频率特性测定 5)测量励磁机时间常数,整定反馈系数 13)V/Hz限制试验 6)自动起励 14)自动——手动切换试验 7)自动调节范围 15)调节器切换到工频手动试验 8)自动阶跃试验调整自动参数 16)通道切换试验 9)电源检查 17)轴电压测定 18)低频保护试验
3.3.5 恒无功,恒功率因数调节
1) 根据制造厂的恒无功,恒功率因数调节特性逐项检查; 2) 并网后,扰动切换检查; 3) 改变同母线其它机组无功,检查该机维持恒无功,恒功率因数的能力; 4) 如果不用,在硬件和软件上彻底去除.
安徽省电力科学研究院 3.3.6 稳压电源单元检查:
1) 稳压精度<2%; 2) 稳压范围:交直流电压波动范围+40%～—15%,频率波动范围+4%～ —6%,稳压电源带相当实际电流的等值负载根据稳压范围要求,测量输出电 压的变化; 3) 输出纹波系数:输入,输出电压和负载电流均为额定值用示波器测量输出电 压峰峰值,纹波系数为输出直流电压波动的峰峰值与电压额定值之比,一 般不大于3%.
b.
安徽省电力科学研究院 3.3.4 低频保护
在频率下限进行灭磁,以防止发电机和励磁设备过流或越出AVR正常控制范围.
1)定值:
一般为45Hz
2)试验:
a.
b.
静态: 输入可变频信号U=Ue, f由50Hz起下降,降至发出低频保护信号,逆变 灭磁(发电机并网,该保护不起作用). 动态: 发电机空载且电压额定,降低发电机转速至2700rpm,低频保护动作,发 电机灭磁.此试验可结合V/Hz限制一起做.
励磁系统试验
安徽省电力科学研究院
陈 继 武
二ΟΟ四年十一月
安徽省电力科学研究院
主要内容:
1. 发电机励磁系统在电力系统中的作用; 2. 励磁系统控制方式; 3. 励磁系统试验;
安徽省电力科学研究院
1. 发电机励磁系统在电力系统中的作用:
1.1 提高电力系统暂态稳定
等面积法则
1.2 提高静态稳定和动态稳定
ABCD ABCD BD BCD B ABD ABCD ABCD ABCD C B ABD
B BC BC B BCD C B ABD D ABC ABC C ABCD ABCD C BCD BCD C
ABD
安徽省电力科学研究院 表1-3
试验项目 型式 试验 出厂 试验 交接 试验 大修 试验
调节器通道切换试验 励磁系统电压/频率特性测定 发电机空载电压给定阶跃试验 发电机负载电压给定阶跃试验 发电机零起升压和起励试验 灭磁试验(空载,空载强励,额定工况) PSS试验 带负荷调节试验 甩(无功)负荷试验 整流装置输出尖峰电压测量 轴电压测量 励磁系统模型参数确认试验 励磁调节器仿真试验
要求:在发电机空载运行状态下,自动电压调节器的给定电压调节速度应 大于1%额定电压/s;不小于0.3%额定电压/s . 试验:在静态时进行,连续改变给定记录,给定变化速度按下式计算: 不
Vref =
U ref 1 U ref 2 TU refn
U ref 2 ——试验时一次调节的给定值终值,V;
U ref 1 ——试验时一次调节的给定值初值,V; U refn ——额定给定值,V;