励磁系统试验方案概要

#3发电机励磁系统调试方案
习水电厂#3发电机励磁调节系统改造投运
试验方案
批准：
审定
审核：
编制：
二〇一三年十一月七日
一、概况
习水电厂#3发电机励磁调节系统运行多年，元器件老化严重，故障频繁，运行不可靠，给机组及电网安全运行带来严重威胁，经厂部批准决定进行改造，将原ABB公司生产的ABB UNITROL-F励磁调节设备改造为南瑞科技公司生产的NES-5100励磁调节设备，该工程于2013年11月3日开工，现已安装结束，准备进入调试阶段，为保证调试工作的顺利开展，特编制本调试方案。

二、编制依据
试验遵循以下规范但不限于：
发电机励磁系统调度管理规程DL 279-2012-T。

发电机励磁系统及装置安装、验收规程DLT 490-2011。

大型汽轮发电机励磁系统技术条件DLT 843-2010。

三、组织措施
1、领导小组：
组长：邓先进
副组长：刘志刚雷涛
成员：丁明奎邹彬美韦金鹏杨廷模班平胡猛
职责：负责#3发电机励磁调节系统调试工作的整体协调及指
导。

2、试验实施组
组长：雷涛
副组长：杨廷模
成员：李时国杨恩华宋力刘杰运行当班值长
职责：负责#3发电机励磁调节系统的整体调试操作、记录等工作。

3、安全保障组
组长：杨冬
成员：胡猛李晓伶谭刚
职责：负责检查#3发电机励磁调节系统调试期间安全措施的执行情况。

四、调试步骤
㈠静态试验
1．外围回路检查
励磁调节装置及可控硅整流柜等装置接线无误，符合设计要求。

2．设备通电前检查
通电前，励磁调节装置及其它设备作外观、机械结构、插件、
元件检查。

无任何异常，应符合通电条件。

3．小电流试验
如图：
1）用调压器在可控硅整流桥交流开关处加电压（100V），在直流开关处加滑动变阻器作为负载，使得流过负载的电流大于2A。

2）投入调节器电源，按就地开机按钮，通过增、减磁，观察工控机显示触发角度、转子电压、转子电流与示波器是否一致。

4．模拟量测量校验
⑴用三相保护校验仪输出电压电流，模拟发电机励磁PT 、保护及测量用PT 、发电机定子CT 、发电机转子CT 、同步变压器二次侧输入，观察工控机和信息窗定子电流，转子电流是否各为100%。

注意：加入电压最大值不能超过150V ，电流最大值不能超过5A。

电流需形成回路，谨防电压电流倒送。

加入定子电压、定子电流的二次额定值，观察主界面“定子”控件中检测到的定子电压值为100% ，PT2 电压值为100% ，正序定子电压值为100% ，负序定子电压值近似为0% ，定子电流值为100% ，正序定子电流值为100% ，负序定子电流值近似为0% 。

当电压、电流相位角为0 度时，有功值为额定视在值，无功值近似为0 ；当电压、电流相位角为90 度时，有功值近似为0 ，无功值为额定视在功率。

⑵开关量与输入、输出端子校验
通过开关量输入端子模拟各量加入，观察工控机开关量窗输入量与之相对应的灯是是否点亮，开关量板的输入灯是否与之相对应。

模拟各种输出的状态，使输出继电器动作，观察工控机开关量窗输出量与之相对应的灯是否点亮，开关量板的输出灯是否与之相对应，各输出结点动作是否正常，远方收到的信号是否正确。

5．励磁调节装置功能模拟
1）定载给定值上下限检查
在工控机设置窗设置为电压闭环或电流闭环，通过增、减磁，观察电压给定值或电流给定值是否与参数窗电压给定或是电流给定的最大值或最小值相对应。

2）负载给定值上下限检查
人为模拟主开关闭合或加机端电压定子电流使有功、无功有一定值，在工控机设置窗设置为电压闭环或电流闭环。

通过增、减磁，观察电压给定或电流给定是否与参数窗负载电压或负载电流的最大值或最小值相对应。

3）双通道通讯与双机切换功能试验
在两柜正常输出的前提下，观察工控机主控窗主/从套输出角度（限幅范围内）相同，通过与增、减磁，观察从套的角度是否跟踪主套（限幅范围内），按主板切换按钮切换主/从套，观察示波器输出波形应无扰动（在空载状态下全程跟踪，在负载状态下只跟踪负载额定角与空载额定角之间）。

4）PT断线模拟
将调节器A套置主，断开励磁PT一相，装置自动切换至B 柜，主机板和开关量板故障灯亮，工控机显示A套故障，报警窗
显示PT断线，PT断线输出继电器动作。

调节B柜操作与A柜相同。

5）逆变模拟试验
在空载状态下（没有有功、无功和主开关信号），使输出有一定电压值，按装置面板上就地逆变按钮，主控窗界面触发角变为120°，输出电压变为0。

6）过、欠励模拟试验
调节定子电流，当工控机显示有功、无功达到限制给定值时，工控窗显示限制，报警窗显示过励或欠励限制，相对应继电器输出动作。

㈡空载试验
1、试验条件：
⑴励磁调节系统静态试验正常。

⑵发变组保护已正常投入。

⑶发变组处于冷备用状态，213开关，2131、2132刀闸及630甲/乙开关、615开关在断开位置，将励磁专用PT、保护及测量用PT、匝间保护PT小车推至工作位置，各PT二次空开合好。

⑷发电机冲转至3000r/min。

2、试验步骤：
2.1零起升压试验
励磁调节装置置“电压闭环”方式，集控室按下励磁投入按钮，发电机自动建压5%Ufn，然后由集控室增磁按钮将机端电压升至100%Ufn。

2.2阶跃响应试验
2.2.1机端电压阶跃试验是通过在电压给定上叠加阶跃量来实现的，目的是为了校验当前电压闭环的PID 参数，是否满足机组动态特性的要求。

励磁调节装置切至“电压闭环”方式，通过“就地增磁”、“就地减磁”按钮，在80%Ufn、100%Ufn时通过计算机键入命令，做±10%Ufn阶跃响应试验，观察调节性能，整定PID 参数。

（阶跃响应先在5%下做，最终在10%下做。

）
2.2.2转子电流阶跃试验的目的通过多次的阶跃试验，确定最终的转子电流PID 参数。

分别将A、B套调节器控制方式置“电流闭环”。

设置阶跃量为5% 额定转子电流，观察并评价动态响应特性，动态响应特性应以无超调为标准。

做实验时先做下阶跃，再做上阶跃，先下后上。

2.3运行方式切换试验
在“电压闭环”、“电流闭环”方式下做A/B套切换试验，切换过程中机端电压无扰动。

2.4逆变灭磁试验
确认调节器控制方式为“电压闭环”，按调节器“就地逆变”按钮，调节装置应可靠逆变灭磁。

2.5转子电流阶跃试验
励磁调节装置置“电流闭环”方式，做转子电流±5%Hn阶跃响应试验，整定PID参数。

2.6空载PT断线试验
调节装置A套为主，将调节装置励磁PT三相中某相断开，调节器自动切换至B套，面板上指示A套故障，PT断线灯亮。

恢复励磁PT断线，断开计量及保护用PT某相，调节器自动切换至A套，B套故障和PT断线灯亮。

2.7频率特性及V/F限制试验
将机端电压调整为额定值。

降低机组转速，使得机组频率逐步降低到45Hz。

在从50Hz 降低到47.16Hz 的过程中，机端电压
和电压给定保持不变，转子电流逐渐上升；在到达47.16Hz 时，调节器报出V/F 限制，机端电压下降；在47.16Hz 降低到45Hz 的
过程中，机端电压持续下降；在到达45Hz 时，调节器自动逆变停机。

㈢并网试验
1、试验条件：
⑴励磁系统静态试验及空载试验正常。

⑵发变组保护正确投入。

⑶机组并网运行正常。

⑷已征得中调批准。

2、试验步骤：
2.1校验P、Q测量及投入调差试验
带一定负载下，校验P、Q测量值，使之与实际值相符。

同时投入调差功能。

注意：当发电机输出/吸收无功较大（相对于视在功率）时，调差的投退要慢，即逐级调整调差系数到需要的设定值，并在调整过程中注意发电机机端电压的变化，根据需要做增减磁操作。

2.2 A、B套切换试验
在主界面观察A 套为主，B 套为从，A/B 套空载，A/B 套正常，A/B 套控制方式“在电压闭环”。

在调节装置面板上作手动切换（A套切至B套和B套切至A套），切换过程中机组无功不变化。

注意：在主界面观察两套电压给定值相同、触发角度相同、机端电压实际值差别小于0.2% ，可以进行主从切换。

2.3电流闭环试验
在一定负载下，调节装置由电压闭环切换至电流闭环，切换过程中电压和无功应无波动。

在电流闭环下增减磁，无功平滑变化，无摆动。

2.4欠励试验
欠励试验是为了验证调节器欠励限制的功能，而不是为了验证发电机无功进相运行的能力。

因此，可以通过修改欠励定值的方式来做试验。

调整无功至欠励限制动作值，两套调节装置欠励限制动作，此时减磁，无功不变，增磁返回。

2.5过励试验
无功过励试验是为了验证调节器无功过励限制的功能，而不是为了验证发电机无功迟相运行的能力。

因此，可以通过修改过励定值的方式来做试验。

调整无功至过励限制动作值，约5秒后两套调节装置过励限制动作，此时增磁，无功不变，减磁返回。

2.6甩负荷试验
试验是为了考验励磁调节器性能，是否可以在发电机解列后将机端电压维持在额定值。

机组带一定的负荷，发电机及汽轮机各参数运行正常，征得调度同意，断开发变组213开关进行机组甩负荷，调节器应稳定机端电压在额定。

2.6PSS试验
该试验由电热检修部配合，贵州电力试验研究院主导进行。

2.6.1试验条件
2.6.1.1 试验机组和励磁系统外于完好状态，调节器除PSS外，所有附加限制和保护功能投入运行。

2.6.1.2 与试验机组有关的继电保护投入运行。

2.6.1.3 励磁调节器制造厂家技术人员确认设备符合试验要求。

2.6.1.4 试验人员熟悉相关试验方法和仪器，检查试验仪器工作正常。

2.6.1.5 试验时，发电机组有功功率能保持在121MW以上。

2.6.1.6 试验时，励磁调节器单通道运行，另一套备用。

2.6.2试验接线
2.6.2.1 将发电机PT三相电压信号、A、B、C三相电流信号以及发电机励磁电压、励磁电流信号接入WFLC录波仪，试验时记录发电机的电压、有功功率、发电机励磁电压、励磁电流信号。

2.6.2.2 将动态信号分析仪的白噪声信号接入励磁调节器的TEST输入端子。

2.6.3试验项目
2.6.
3.1 励磁系统无补偿特性测量
在PSS输出信号迭加点输入白噪声信号（PSS退出运行），用动态信号分析仪测量发电机端电压对于PSS输出信号迭加点的相频特性即励磁系统滞后特性（如果励磁调节器不能满足试验功能，可按照励磁调节器制造厂家方法进行；按南网总调的要求两套调节器均需进行测试）。

2.6.
3.2 PSS超前/滞后整定
根据励磁系统无补偿特性和PSS的传递函数计算PSS相位补偿特性整定PSS参数。

2.6.
3.3 有补偿特性试验
在PSS投入运行的情况下，在PSS的信号输入端输入白噪声信号，用动态信号分析仪测量发电机电压对于PSS信号输入点的相频特性。

校验PSS补偿特性的正确性（如果励磁调节器不能满足该试验功能，可按照励磁调节器制造厂家方法进行；按南网总调的要求两套调节器均需进行测试）。

2.6.
3.4 PSS临界增益测量
逐步增加PSS的增益，观察发电机转子电压和无功功率的波动情况，确定PSS的临界增益。

2.6.
3.5 PSS增益整定
PSS的实际增益取临界增益的1/2～1/3。

2.6.
3.6 电压给定阶跃试验
在PSS投入和退出两种情况下进行发电机电压给定阶跃试验并录波，阶跃量根据发电机有功的波动情况进行调整，但一般不超过额定电压的4％，比较PSS投入和退出两种情况下有功功率的波动情况，需要时可对PSS的参数进行调整。

2.6.
3.7 PSS有功投切门槛测试试验
根据发电机实际有功的大小，修改励磁调节器中的PSS投切门槛，观察PSS的投入和退出情况，检查PSS自动投切功能是否正常。

2.6.
3.8 PSS输出限幅试验
修改PSS的输出限幅值，观察不同限幅情况下，PSS对阶跃试验中功率振荡的抑制效果的影响。

2.6.
3.9 试验合格后，将最终的PSS参数写入另一套调节器。

然后切换到另一套调节器运行，重复进行2.6.3.6项。

2.6.
3.10 PSS反调试验
在PSS投入的情况下，按照运行时可能出现的最快调节速度
进行原动机功率调节（增加和减少各40MW），观察发电机无功功率的波动即反调情况。

五、安全措施及注意事项
5.1试验前进行技术交底，参加试验人员应熟悉试验方案；试验前电气试验人员必须认真做好发电机灭磁过压保护装置试验，试验情况、设备状况等须向相关人员汇报。

试验前，运行值班人员应做好失磁、过电压、发电机跳闸、发电机振荡等事故预想。

试验前，需要对每一个测量信号的电压范围进行核对，防止高压信号髙于设备的绝缘等级。

高压信号接入必须具有特别的人员及设备的安全措施。

5.2试验接线应防止PT短路、CT开路（包括试验结束后接线的拆除和恢复）。

5.4由熟悉现场设备的继保班人员或制造厂人员进行现场设备的操作。

5.5 PSS试验过程中，由于频率特性测试时需要给励磁调节器加入白噪声干扰信号，有可能引起发电机失磁或过电压。

因此运行人员应做好发电机跳闸、发电机振荡等事故预想。

如果因试验引起发电机解列，汽轮机要保持转速，随时准备重新并列。

5.6 PSS试验过程中，测频率特性时，试验端子的拆接有可能造成发电机强励或失磁，要保证在迭加的信号被屏蔽的情况下进行接线或拆线,动态信号分析仪工作电源应确保可靠。

5.7试验前对所有励磁调节器软件参数作好记录，试验中对励磁调节器软件参数做的修改，在试验结束后对照试验前所有励磁调节器软件参数的记录作好恢复工作。

5.8机组并网的在整个试验过程中，所有人员必须服从必须服从试验院工作负责人的协调和指挥，不得擅自工作和离开工作岗位；运行人员必须认真监盘，听从调度及配合试验，并做好失磁、过电压、发电机跳闸、发电机振荡等事故预想。

5.9严格执行电业安全工作规程的有关部分及工作票制度。

5.10试验结束后应进行现场工器具的清理，不得遗漏在现场及设备上造成隐患；试验结束后要加强总结，及时完善设备检修台帐和整理相关记录。

5.11试验接线及临时措施，应由指定班组负责连接、拆除及恢复，并由贵州电力试验研究院负责检查确认。

5.12机组并网后的试验，必须征得贵州电力调度中心的批准，不得擅自进行试验。