DL／T 583-1995 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件

前言 本电力行业标准大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件是原水利电力部标准 试行大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件的第二次修订版 本修订版自发布之日起原能源部标准大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术 条件同时废止 本修订版增加修改补充和删减了下列章节的内容 新增加了条款和 对条款和补充了内容 根据近年来我国电力系统与主机设备以及元器件的发展水平现场运行和专业人员的实际情况 以及为使标准尽可能与接轨等要求对和等条款的技 术指标名词术语符号定义或措词等进行了修改或删减 本版本全部按要求的格式进行编写的 该标准试行首次制订发布日期年月日标准编号为试行 该标准第一次修订发布日期年月日标准编号为 第一次主要修订人员焦毓炳聂光启顾景芳文伯瑜喻同直俞振甫于启生高达勇叶钟 黎 本标准由电力部水电站自动化设备标准化技术委员会提出并归口 本版本修订负责单位和人员 电力部电力自动化研究院焦毓炳 中国水利水电科学研究院聂光启 本标准主要起草人焦毓炳顾景芳聂光启梁见诚 原水利部电力部水利水电科学研究院于年月已改名为中国水利水电科学研究院 原电力部南京自动化研究所于年月已改名为电力部电力自动化研究院 目次 前言 范围 引用标准 术语定义和计算方法 基本技术要求 试验 验收 包装运输与储存 供货范围 售后服务 技术保证 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 中华人民共和国电力行业标准 大中型水轮发电机静止整流 励磁系统及装置技术条件代替 范围 本标准规定了大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置使用的术语定义计算方法基本技术 要求试验验收包装运输储存以及与订货有关的供货范围技术保证售后服务等 本标准适用于及以上大中型水轮发电机以下简称发电机的静止整流励磁系统及装置的使 用与订货要求 引用标准 下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标准的条文在标准出版时所示版本均 为有效所有标准都会被修订使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性 电力系统图上的回路标号 低压电器基本标准 电气图用图形符号 电气技术中的文字符号制订通则 继电保护和安全自动装置技术规程 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置试验规程 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置安装验收规程 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置运行检修规程 机电产品包装通用技术条件 热带电工产品通用技术要求 电气测量仪表装置设计规程 印刷电路板结构设计基本尺寸 术语定义和计算方法 静止整流励磁系统及装置是用静止整流器晶闸管可控硅整流器或二极管整流器将交 流电源整流成直流电源供给同步发电机可调励磁电流的系统及装置它包括交流电源电压源或电压 与电流源交流励磁机功率单元自动励磁调节器手动控制部分灭磁保护监视装置和仪表等 励磁系统顶值电压是励磁系统强励时励磁电流达到规定的励磁顶值电流的瞬间励磁绕组两 端整流电压平均值 强励起始励磁电流等于额定励磁电流起始励磁绕组温度等于发电机在额定工况下运行的励磁绕组 温度按计算 励磁顶值电压倍数是励磁系统顶值电压与额定励磁电压之比 中华人民共和国电力工业部批准实施 w w w . b z f x w . c o m 稳态顶值励磁电流指励磁系统在强励时发电机可承受的励磁电流的最大允许值 励磁顶值电流倍数是励磁绕组的稳态顶值励磁电流与额定励磁电流之比 发电机调压精度指在自动励磁调节器投入运行调差单元退出电压给定值不进行人工调整 的情况下发电机负载从零变化到视在功率额定值以及环境温度频率功率因数电源电压波动等在 规定的范围内变化时所引起的发电机端电压的最大变化并用发电机额定电压的百分数表示 发电机调压静差率负载变化时的调压精度指自动励磁调节器的调差单元退出电压给定值 不变在额定功率因数下负载从额定视在功率减小到零时发电机端电压的变化率 发电机调压静差率可按下式计算 式中发电机空载电压 发电机带额定负荷时的电压 发电机额定电压 发电机端电压调差率指在自动励磁调节器调差单元投入电压给定值固定发电机功率因 数为零的情况下发电机无功电流从零变化到额定定子电流时用发电机额定电压的百分数表示的发电 机端电压变化率 发电机端电压调差率按下式计算 式中发电机空载电压 发电机无功电流等于额定定子电流时 的电压 发电机额定电压 调节时间指从给定阶跃信号到发电机机端 电压值和稳态值的偏差不大于稳态值的所 经历的时间见图 励磁系统延迟时间是从给自动励磁调 节器施加引起强行励磁的信号瞬间起至励磁绕组电 压与起始值的偏差等于最终励磁绕组电压与起 始值之差的的瞬间止的时间段见图 励磁系统电压响应时间用秒表示的一个时 间量对于上升情况强行励磁为从施加阶跃信 号起至励磁电压达到最大励磁电压与额定励磁 电压之差的的瞬间止的时间见图 图 发电机机端电压最大瞬时值发电机 机端电压稳态值发电机机端电压起始值 对于空载起励情况为零或发电机残压 对于甩负荷情况为发电机甩负荷前机端电压 值调节时间超调量 高起始响应励磁系统指励磁系统电压响应时间等于或小于的励磁系统 均流系数按下式计算 式中条并联支路电流的和 并联支路中的电流最大值 均压系数按下式计算 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 式中一条支路中个串联元件承受的正向或反向电压峰值的总和 一条支路中承受正向或反向电压最大的元件的最大电压峰值 图 励磁绕组电压 励磁系统延迟时间最终励磁绕组电压 励磁电压起始值 图 最大励磁电压 额定励磁电压 励磁系统的强迫停运指由于励磁系统故障造成发电机停机情况下的退出运行 励磁系统强迫停运率为励磁系统强迫停运小时数对投入运行小时数及励磁系统强迫停运 小时数之和的比用百分数表示 励磁系统强迫停运率按下式计算 式中励磁系统强迫停运的小时数 励磁系统投入运行的小时数 非线性电阻的非线性系数指在规定条件下非线性电阻元件或组件的伏安特性用下式表示时 的值 式中流过非线性电阻的电流 非线性电阻上的电压降 常数即通过电流时的电阻值 非线性系数 非线性电阻的压敏电压指在规定条件下非线性电阻流过指定的直流电流时两端的 电压降 用表示对氧化锌非线性电阻取因而 非线性电阻负荷率指在额定工况下非线性电阻承受电压的峰值与压敏电压之比 压敏电压变化率指非线性电阻经能量冲击或长时间运行后的压敏电压变化与能量冲击 w w w . b z f x w . c o m 前或运行前的压敏电压之比用下式表示 式中元件运行后的压敏电压与压敏电压初始值之差 能量冲击前或运行前的压敏电压 工作能容量指非线性电阻元件或装置在接受脉宽一般为到的冲击波后能自动恢复原 特性的最大允许能量数值 基本技术要求 使用环境 静止整流励磁系统及装置适用于下述正常环境条件 使用地点的海拔高度不大于 环境最高温度 环境最低温度采用水冷者为采用其它冷却方式者为 最湿月的月平均最大相对湿度为同时该月的月平均最低温度为 应能适应无爆炸危险的介质无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体以及周围较清洁和无剧烈振 动的环境条件 用户有特殊要求时由用户与制造厂商定 性能要求 励磁顶值电压倍数一般为特殊情况下可高于或低于但不宜低于 励磁顶值电压倍数不超过时励磁顶值电流倍数与励磁顶值电压倍数相同 励磁顶值电压倍数高于时励磁顶值电流倍数仍取 对于自并励励磁系统当发电机机端正序电压为额定值的时励磁顶值电压倍数应予保证 励磁系统电压响应时间 上升强行励磁不大于 下降快速减磁不大于 励磁系统在倍额定励磁电流下的允许时间为 在下述厂用电电源电压及频率偏差范围内励磁系统应能保证发电机在额定工况下长期连续运 行 交流系统电压偏差范围为额定值的频率偏差范围为 直流系统电压偏差范围为额定值的 励磁调节器交流工作电源电压在短时间不大于强行励磁持续时间内波动范围为 额定值的情况下励磁调节器应能维持正常工作 当工作电压波动超出上述范围时应采用备用工作电源保证上述要求 励磁系统应能在电源频率为范围内维持正确工作 励磁系统应保证当发电机励磁电流和电压为发电机额定负载下励磁电流和电压的倍时能长 期连续运行 自动励磁调节器应保证发电机机端调压精度优于 自动励磁调节器应能保证发电机机端电压调差率整定范围一般为并按的档距分档 调差特性应有较好的线性度 在发电机空载运行情况下频率值每变化自动励磁调节系统应保证发电机电压的变化值 不大于额定值的 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 自动励磁调节器应满足下列情况的要求 发电机空载运行转速在额定转速范围内突然投入励磁系统使发电机机端电压 从零上升至额定值时电压超调量不大于额定电压的振荡次数不超过次调节时间不大于 超调量按下式计算 式中发电机电压最大瞬时值 发电机电压稳态值 在额定功率因数下当发电机突然甩掉额定负载后发电机电压超调量不大于额定 值振荡次数不超过次调节时间不大于 自动励磁调节器应能在发电机空载电压额定值范围内进行稳定平滑的调节 在规定的发电机进相运行吸收电力系统的无功功率范围内和突然减少励磁时励磁系统应 保证稳定平滑地进行调节 在发电机空载运行状态下自动励磁调节器和手动控制单元的整定电压变化速度应不大于额 定电压不小于额定电压 当励磁电流在小于倍额定励磁电流下长期运行时励磁绕组两端电压的最大瞬时值不得 超过出厂试验时该绕组对地耐压试验电压幅值的 在任何实际可能的情况下励磁系统应保证励磁绕组两端过电压的瞬时值不超过出厂试验时绕 组对地耐压试验电压幅值的 励磁系统的延迟时间不应大于 励磁系统的年强迫停运率不应大于 励磁变压器三相电压不对称度不应大于承受倍额定励磁电流下的过载时间应符合 要求并应考虑绕组中谐波电流引起的发热一二次绕组间应有屏蔽并接地 数字式电压给定器应有限位功能发电机停机后能自动返回至空载位置 系统要求 励磁系统应设有手动控制单元该单元的调节范围为 下限不得高于发电机空载励磁电压的 上限不得低于额定励磁电压的 励磁调节器应设自动 手动自动切换装置 切换装置的自动跟踪部分应具有防止跟踪异常情况或故障情况的措施以保证当自动励磁调节器故 障时能正确自动地从自动调节切换到手动调节且发电机无功功率无大幅度波动 当以手动控制单元作为备用励磁调节器时可根据具体情况决定是否采用继电强行励磁 根据具体情况必要时可设置能独立调节的双套自动调节通道 设置两套独立的自动调节通道的励磁系统如不能取代手动控制的功能仍应设置手动控制单元 两套自动调节通道互为备用的方式可以是正常并联运行也可以是故障时自动切换 自动跟踪和切换电路要可靠 励磁系统的功率整流桥应满足下列要求 当并联运行的支路数目为中有条支路退出运行即条支路运行时应保证发电 机在所有运行方式下均能连续长期运行包括强行励磁在内 当并联支路等于或大于而有的并联支路退出运行时应保证发电机带额定负荷连续运行 并限制强行励磁 自励励磁系统应能可靠起励 w w w . b z f x w . c o m 起励电源的电流可取为发电机空载励磁电流的 对于以自同期方式并列的发电机励磁系统应满足发电机自同期方式并列的要求 自同期电阻值一般可为励磁绕组热态电阻值的倍 励磁系统承受下列交流工频耐压试验电压值有效值时应无绝缘损坏闪络现象 与励磁绕组回路直接连接的所有回路及设备 额定励磁电压为及以下者出厂试验电压为倍额定励磁电压且最小值不得低于 额定励磁电压为以上者出厂试验电压为倍额定电压加 与发电机定子回路直接连接的设备和电缆等应符合有关定子回路耐压标准的规定 与励磁绕组不直接连接的设备应按的和 工频交流耐压时间为持续 发电机在额定工况下运行时励磁系统各部分的允许温升极限见表 表励磁系统各部分极限温升 部位名称极限温升测量方法 干 式 变 压 器 油浸 变压器 绕 组 级绝缘 级绝缘 级绝缘 级绝缘 铁芯 铁芯 级绝缘绕组 在任何情况下不出现使铁芯 本身其它部件或与其相邻的 材料受到损害的温度 电 阻 法 温度计法 电阻法 铜母线及导电 螺钉连接处 铜母线 连接处 无保护层 有铜或锡保护层 有银保护层 铝母线 母线 连接处 电阻 距表面处的空气 印刷电路板上的电阻表面 塑料橡皮漆布绝缘导线 晶闸管与散热器接合处 硅整流二级管与散热器接合处 熔断器连接处 温 度 计 法 辅助功能单元保护检测信号及仪表 自动励磁调节器应装设下列辅助功能单元 最大励磁电流限制器 励磁电流超过允许的励磁顶值电流时应将其限制到允许的励磁顶值电流 功率整流桥部分支路退出工作或冷却系统故障时应将励磁电流限制到相应的允许值 励磁过电流限制器 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 在强行励磁或励磁过电流到达允许时间时限制器应将励磁电流减到长期允许最大值 限制器应当和发电机转子热容量特性相匹配并应在励磁过电流原因消失后才能复归 欠励磁限制器 欠励磁限制要与自动切换的失磁保护配合欠励磁限制动作应先于自动切换和失磁保护带有电力 系统稳定器的高起始响应励磁系统的欠励磁限制器应有一定延时 根据要求自动励磁调节器可选设下列辅助功能单元 无功功率成组调节单元 为提高电力系统稳定性需要的附加调节单元对于装设电力系统稳定器的附加调节单 元其有效频率范围一般为 电力系统稳定器应具有必要的保护控制和限制电路 电压 频率限制器 电压跟踪单元 运行所需的其它单元 励磁系统应设直流侧短路过电流保护励磁系统直流侧短路时晶闸管或二极管整流器不应损坏 励磁系统应装设励磁绕组回路过电压保护装置 可以采用非线性电阻晶闸管跨接器或其它元器件组成的过电压保护装置 过电压保护装置动作应可靠并能自动恢复采用的元件容量应有足够的裕度 励磁绕组回路过电压保护装置动作电压整定值的选择原则如下 动作电压最低瞬时值应高于最大整流电压的峰值并应高于自动灭磁装置正常动作时产生的过 电压值动作的分散性一般不大于 动作电压最高瞬时值应低于功率整流桥的最大允许电压且最大不得超过出厂试验时励磁绕组 对地耐压试验电压幅值的 当同时采用几种励磁绕组回路过电压保护装置时其动作整定值应协调和互不影响 采用转子放电器的过电压保护装置的回路中不允许串接熔断器 采用氧化锌非线性电阻的励磁绕组过电压保护装置应符合下列要求 在额定工况下元件负荷率应小于 非线性电阻的工作能容量应有足够的裕度并允许连续动作 非线性电阻元件使用寿命不小于年非线性电阻元件的使用寿命指在正常工作条件下元 件压敏电压变化率达到的使用时间 非线性电阻元件的伏安特性耗能容量分散性稳定性等技术指标均应符合设计要求 应根据不同的励磁系统选用下列必要的保护装置 功率整流元件的过电流和过电压保护 励磁变压器低压侧过电压保护 电压互感器断线保护 功率柜冷却风机故障电源消失及断相保护或冷却水断流保护 励磁变压器保护按的和 交流励磁机的过电流和过电压保护 订货要求的其它保护 功率整流桥应设有串联元件均压措施以及并联支路和整流柜之间的均流措施 均压系数不应低于均流系数不应低于 励磁系统应装设下列检测设施 触发脉冲检测 功率整流桥分支电流检测 励磁系统应装设下列信号 稳压电源消失或故障信号 起励不成功信号 励磁绕组回路过电压信号 强行励磁信号 功率整流桥熔断器熔断信号 触发脉冲消失信号 励磁控制回路电源消失信号 自动 手动自动切换装置动作信号 欠励磁限制器动作信号 电压互感器断线保护动作信号 励磁过电流限制器动作信号 最大励磁电流限制动作信号 功率柜冷却系统和风机电源故障信号 励磁变压器温度过高信号 励磁系统应装设的表计如下 按原水利电力部部标准规定应装设的表计 订货要求装设的表计 励磁系统根据需要可以选设 直流电流互感器或直流电流变送器 直流电压变送器 灭磁 励磁系统应装设自动灭磁装置及开关在任何需要灭磁的工况下包括发电机空载强励情况 下自动灭磁装置及开关都必须保证可靠灭磁灭磁时间要短或按用户要求 采用氧化锌非线性电阻的灭磁装置应满足下列要求 灭磁过程中励磁绕组反向电压一般不低于出厂试验时励磁绕组对地试验电压幅值的不 高于 非线性电阻负荷率不大于 非线性电阻装置整组非线性系数 最严重灭磁工况下需要非线性电阻承受的耗能容量不超过其工作能容量的同时当装 置内的组件退出运行时应仍能满足最严重灭磁工况下的要求 除机组内部故障或空载误强励下灭磁外其它工况下允许连续两次灭磁 非线性电阻元件使用寿命不少于年一般不应限制灭磁次数 对于磁场断路器一非线性电阻灭磁系统还应符合下列要求 最小断流能力不大于额定励磁电流的 最大断流能力不小于额定励磁电流的 采用碳化硅非线性电阻的灭磁装置参照的有关规定 灭磁开关在强励情况下允许持续工作时间应符合要求合闸和跳闸要可靠开关电弧不应 外喷 冷却元件结构工艺及技术资料 励磁系统的功率整流元件推荐采用风冷元件冷却用风机应使用低噪声风机 功率柜在其安装地点引起的噪声不应大于 水内冷却发电机其励磁系统的功率整流元件也可以采用水冷元件 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 当采用风冷元件时 可以用一次通过式或密闭循环式空冷 采用一次通过式空冷时 应设滤尘器 励磁系统中的电子元器件及组件均应符合国家标准行业标准或部标准的要求组装时应 经过严格地老化筛选并要求采用优质电子元器件 对励磁装置性能有重要影响的电子元器件及组件制造厂应提供使用参数的允许偏差范围 静止整流励磁装置的结构工艺方便维修等方面应满足下列要求 在结构上应做到标准化并且有互换性具体要求如下 主要采用插件方式插件按功能划分以便于调试维修和更换 在同一电厂内励磁装置屏柜的结构和尺寸力求统一 插件的印刷板的结构和尺寸应符合的规定 插件应设有防震防止松脱的措施插件接触应良好可靠耐用 插件架和柜的结构和尺寸应考虑安全检修和调试的方便 对工艺方面的要求如下 不得使用酸性助焊剂不得有虚焊松接和搭接 插件架和柜等应该有防锈措施并应符合中 和的要求 在方便维修调试工作方面的具体要求如下 电子元器件散热器等之间的距离应符合的的规定 柜内配线应满足下列要求 信号线与电力线强电配线与弱电配线应分开走线以避免互相干扰 不同用途不同电压的配线应用不同的配线颜色以示区别 走线应力求整齐美观 邻近发热元件的配线应采用聚氯乙烯绝缘导线 各种标志应明显清楚牢固不易变色不易破损 设计制造施工和运行等单位的技术资料图纸及其图形文字符号必须符合 的规定其回路标号应符合的规定 同一电厂内各发电机的励磁系统所有图纸的图形文字符号和回路标号应统一 连接励磁设备的电缆和励磁设备的屏内配线应力求减少相互干扰 推荐采用下列屏蔽措施 控制信号回路采用带有金属外皮的控制电缆外皮应接地控制信号回路与其它回路不应共用 一根电缆 插件内部以及背板的配线应符合有关的要求不同电压的配线应尽量避免靠在一起重 要信号线可以采用屏蔽线 插件间的连接线应尽可能短 根据电厂计算机监控的需要应设必要的接口电路 励磁调节器所处的环境 环境中受到无线电干扰时不应发生误动误调失调拒动等情况 励磁用电压互感器及电流互感器的准确等级 准确等级均不得低于级 试验 励磁系统及装置的试验按进行 验收 励磁系统及装置必须在符合本标准和有关国家标准或行业标准部标准以及订货合同的要求且技 术资料文件和备品备件齐全时方可验收验收应按进行 包装运输与储存 励磁设备应能适应根据实际情况在表中选取的运输储存环境气候条件 表储运环境气候条件 气候种类气候种类 气候特征高温高湿 中等温度 中等湿度 常温常湿 相对湿度 温度绝对温度 温度湿度条件指平均值 产品必须完成规定的检验项目并取得质量合格证且产品说明书装箱清单试验报告等技术文 件以及成套供应的附属设备或附件均已备齐合格后才可进行包装 制造厂自发货之日起包装应能在所选的气候环境下保证至少两年内不致因包装不善而引起励 磁设备的锈蚀长霉损坏或性能劣化等 对于无特殊要求的场合包装应符合