励磁系统检查及投入试验方案.doc

孟庄热电2300MW机组工程目 录1. 编制目的(02)2. 编制依据(02)3. 设备系统简介(02)4. 调试内容及验评标准(06)5. 组织分工及使用仪器设备(07)6. 调试应具备的条件(07)7. 调试步骤(07)8. 安全注意事项(11)9. 附录(12) 1 编制目的为使发电机励磁系统安全可靠地投入运行，须对励磁系统的回路接线的正确性、自动励磁调节器的性能和品质以及励磁系统所有一、二次设备进行检查和试验，确保励磁调节器各项技术指标满足设计要求，特编制此调试方案。2 编制依据2.1 火电工程启动调试工作规定建质199640号2.2 火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程（1996）2.3 火电机组达标投产考核标准（2001年版）2.4 电气装置安装工程电力变压器、互感器施工及验收规范（1996年版）2.5 电力安装工程电气设备交接试验标准（GB50150-2006）2.6 电气装置安装工程母线装置施工及验收规范（1996）2.7 数据采集系统校准规范（1995）2.8 电力建设安全健康与环境管理工作规定（2002年版）2.9 电气装置安装工程高压电器施工及验收规范（1996年版）2.10 制造厂技术规范2.11大、中型同步发电机励磁系统基本技术条件（GB7409-97）2.12大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件（DL/T583-1995）3 设备系统简介孟庄热电厂2300MW工程发电机励磁系统采用北京四方吉思电气有限公司提供的 GEC-313励磁型微机型自并励励磁，该系统由三相干式励磁变压器、微机型自动励磁调节器、可控整流器、磁场断路器(灭磁开关)和过电压保护装置以及控制回路等几部分组成，其工作原理为：通过励磁变从发电机端取得励磁能源，励磁变将发电机端的三相交流电压降低为励磁调节器可接受的交流电压送给可控整流器进行整流，整流后的直流电流经磁场断路器提供给发电机转子以建立磁场，AVR根据机组的运行状况依据程序设定的参数自动地改变导通角，从而控制磁场电流的大小，达到自动调节发电机机端电压的目的。为了建立初始励磁磁场，系统设计了起励回路，起励电源来自低压厂用电。励磁系统设备由以下部分组成：1）干式变压器；2）调节屏一套； 3）可控硅整流柜一套（三个柜子）；4）磁场断路器柜；5）灭磁过压保护柜。以下分别介绍各部分的组成和功能：31 调节屏3.1.1 微机调节器组成和功能调节器微机控制及机端模拟量采样为双套设计，由触摸式大屏幕智能平板电脑ECU（Extended Communication Unit扩展通讯单元）、2套标准6U机箱组成的AVR（Auto Voitage Regularor 自动电压调节单元）控制单元AVR32、操作回路、数字开关量输入输出回路构成。调节柜包含了GEC30X励磁系统的三层式的结构的其中两层：中间层自动电压调节单元AVR、上层扩展通讯单元ECU，扩展单元具有美观友好的视窗特性，监控软件共有9个界面：主画面、状态波形、均流波形、AVR状态、IPU状态、报警信息、参数设置、机组参数、调试。每个界面的下方是状态栏，显示当前A、B套控制器的运行方式、通讯状态及当前时间。除主画面外，每个界面的右侧都有两个表计和一个水平条。表计分别显示主套机端电压和无功功率，水平条显示给定电压值，表计的下方有一些按键，每个界面的按键会略有不同，并网阶跃、停机逆变、信号复归、正阶跃、负阶跃和参数修改的按键必须在调试位置为“NO”时才有效。正负阶跃量可在参数设置页面中修改，默认值为5%。3.1.2 主画面主画面图是程序程序运行时的默认画面，包含GEC-30X励磁控制系统的基本信息-主套调节器的机端电压、无功功率、均流系数、以及PSS状态。3.1.3 状态波形状态波形页面有两个波形窗口，可以分别显示机端电压、励磁电流、有功功率、无功功率和机组频率五个波形，波形的时间长度是20秒。程序实时计算波形的超调量并在波形窗口中显示。波形窗口左侧是五个波形的数值显示，包括最大值、最小值和当前值。点击横纵坐标数值可以修改波形的横纵坐标值，用以放大或缩小波形。3.1.4 均流波形智能反馈均流是GEC-30X励磁控制系统独创的领先技术之一，在不增加硬件的基础上做到了各个整流柜IPU之间输出电流的动态平衡，可以在均流波形的界面上观察智能均流的效果，在波形窗口内还可以同时看到每个整流柜的励磁电流波形以及每个整流柜的励磁电流给定值波形，同时在波形的右上方可以观察到当前的均流系数。3.1.5 AVR状态AVR状态页面可以查看到所有调节柜的数字开入量和开出量。3.1.6 IPU状态IPU状态页面可以查看各个整流柜的状态，由每个整流桥的智能控制单元IPU通过通讯上传到调节器。3.1.7 报警信息当调节柜面板上的异常报警指示灯亮，可点击报警信息窗口，查看具体的报警信息，在报警信息页面的左侧，显示程序运行的日志。每次运行程序的日志文件都存放在程序安装目录下/LOG文件夹内。3.1.8 参数设置参数设置界面可以查看和修改调节柜AVR的控制参数，修改参数在调试位置为“NO”时才有效，参数设置页面将励磁控制系统的内部参数分为15组，分别为电压环参数1、电压环参数2、电流环参数、PSS参数1、PSS参数2、PSS参数3、强励限制参数、欠励限制参数、V/F限制参数、励磁配置参数1、励磁配置参数2、励磁修正参数、转子测温参数、电流限制参数和功角参数，3.1.9机组参数 机组参数页面用来设置机组参数和DCS从站地址（1-255），并选择是以“标么值”还是以“有名值”显示状态量。3.1.10 调试调试界面供厂家现场调试人员使用，在调试窗口内可观察到双套调节器的所有模拟量信息。系统图中的ECU是指扩展通讯单元（TPC工业用平板电脑机监控系统软件），AVR为励磁调节柜控制单元，IPU为智能整流柜。其中ECU与AVR之间通过串行口通讯，AVR和IPU之间通过CAN总线通讯。在系统图中还显示一些运行状态，A、B套AVR和整流柜的运行情况，灭磁开关、主开关、整流柜直流刀闸和交流刀闸的分合情况，其中AVR框红色表示本套为系统主控单元，绿色表示本套为从控单元，黄色表示本套不在线或有故障退出。IPU蓝色表示本单元在线，正接受AVR控制，黄色表示本单元有故障。开关红色表示开关在合位，绿色表示在分位。设备运行期间，检修维护人员可以观察此页面，但需注意，柜内“调试位”应置为“OFF”观察完毕后，切回主画面。3.2 GEKL型（智能）大功率晶闸管这套整流装置主要配置有主电路采用三相桥式晶闸管整流电路，具有良好的运行特性和一定的过载能力，控制回路设计有保护环节，当发生故障时，发出报警信号，快熔能迅速熔断，控制器可以迅速封锁脉冲，以保护设备的安全。GEKL系列智能整流柜具有智能控制单元（IPU），其CPU为美国生产的DSP单片机产品，IPU通过CAN总线与AVR(励磁调节柜)通讯，接收调节器的控制指令，上传本整流柜状态。CAN总线通讯方式高速、可靠。由于IPU与AVR分层布置，极大的提高了励磁系统的可靠性。单元整流柜可以单独运行，完成手动调节，在AVR故障时避免失磁事故，同时 可以方便的进行发电机短路试验。IPU柜完成本柜的脉冲触发、手动运行、电流限制、智能检测（快熔熔断、超温报警、温度监视、风机投入切换），智能均流等功能。大功率晶闸管其电性能参数稳定，质量可靠，由于单只容量大，在同等容量装置中使用的元件并联数目少，均流系数高，也减少了装置的体积。3.3 磁场断路器、起励及过电压保护柜3.3.1磁场断路器（灭磁开关）磁场断路器负责断开励磁电流通路，实现灭磁能量向灭磁电阻的转移，按照额定励磁电流、电压及灭磁容量的差异，灭磁开关可以配置单极或双极、单断口至四断口各种方案，灭磁开关有两个位置，断开位置和接通位置，操作可用就地操作和主控DCS操作。3.3.2起励回路 厂用380V起励电源经起励变隔离并降压后，通过三相整流桥变为直流，直流输出串接一只接触器来控制起励电流是否输入到转子回路，由AVR控制动作，建立发电机初始电压。3.3.3转子回路跨接器 将运行和灭磁开关断开时产生的过电压吸收，起到保护转子的作用。3.4控制台（主控室DCS）运行人员可在主控室通过DCS实现对励磁系统的操作监视，其功能有：1）励磁控制方式选择；2）励磁/灭磁控制；3）手动增/减磁；4）合/跳灭磁开关；5）状态信号指示；6）励磁电流/励磁电压监视。7）恒功率因素方式运行。8）恒无功功率方式运行。9）投/退PSS运行。3.5系统主要参数3.5.1发电机参数 型号： QFSN-300-2额定容量： 352.9MVA 额定功率： 300 MW 额定电压： 20kV 额定电流： 10190 A 功率因数： 0. 85 冷却方式： 水氢氢 励磁方式： 静止可控硅自并激励磁 强励顶值电压： 不小于2倍额定励磁电压 允许强励时间： 20S3.5.2励磁变 型号： ZSCB10-3150/20/0.75kV 一次电压： 20 kV 二次电压： 750 V 冷却方式： 自然风冷4 调试内容及验评标准4.1静态试验。 4.2发电机空载下励磁调节器（AVR）的动态试验。4.3发电机带负荷下励磁系统试验。4.4 验评标准见验评表。5 组织分工及使用仪器设备5.1组织分工5.1.1 调试单位负责编写励磁系统检查及投入方案，设备调试上电前要对有关单位人员进行技术交底，准备好试验仪器设备，作好试验记录，解决在试验过程中出现的技术问题。5.1.2生产单位负责和厂家人员一起检查设备和绝缘及调试过程中的设备操作，以及设备的代管和安全运行。5.1.3 施工单位（单体调试）负责试验过程中的安全隔离措施，负责现场的安全、消防、保卫等任务，并负责设备检修和临时措施的拆装工作。5.1.4 监理单位负责调试启动过程中质量、程序的全程监督。5.1使用仪器设备序号设备名称型号量程数量精度等级用途备 注继电器综合校验装置7021双踪示波器DS50001波形记录仪DF1O2414交直流伏安表A5215卡钳电流表ML12A16兆欧表311217相序表XZ-116 调试应具备的条件6.1 励磁系统所有设备安装完毕。6.2 各盘柜之间二次回路连线已完成。6.3所有交直流电源均可使用。6.4二次系统的图纸、资料齐全。7 调试步骤7.1静态试验 励磁系统静态调试可分为励磁回路检查、一次设备元件检查试验、调节器静态特性试验和操作控制回路传动试验四部分。7.1.1 励磁回路检查（1） 仔细审阅励磁系统设计图纸和厂家技术资料。对设计上存在的原理上的不合理，或者不利于运行操作习惯之处，提出修改意见和建议，并作出记录。（2） 在安装过程中，深入现场，熟悉设备和系统，发现问题及时提出修改意见，并作出记录。（3） 认真检查回路中各元器件型号、参数、规格是否符合设计要求，检查的重点有： a. 测量表计、变送器、分流器的量程和精确等级； b. 操作继电器、接触器、空气开关、灭磁开关的线圈电压类型和电压等级； c. 各种控制开关、转换开关的型号； d. 非线性电阻的规格和容量；发电机转子回路灭磁电阻的阻值和容量； e. 可控硅、整流二极管以及快速熔断器的规格。（4） 对照原理图和配线图，检查调节器柜、整流柜、灭磁柜、过电压保护柜的盘内配线连接正确。（5） 校对各盘柜之间的接口电缆连接正确。（6） 对于带屏蔽的弱电信号电缆，屏蔽层应可靠接地，确保其抗干扰性能。（7） 直流控制回路应保证有两路可靠的电源来源，可互为备用，各支路配备合适的熔断器。7.1.2 一次设备元件检查 一次元件的性能和一次设备的状态，直接影响到励磁系统工作的可靠性和稳定性，因此，静态时应对其进行检验和试验。（1） 按交接试验标准完成发电机、励磁变的有关试验。（2） 测量发电机灭磁电阻的阻值。（3） 完成过压保护非线性电阻的特性试验。（4） 完成发电机灭磁开关或磁场断路器的试验项目。（5） 测量或检查整流柜交、直流侧的过电压保护元件，以及整流二极管、可控硅两端跨接的阻容保护元件的参数。7.1.3 调节器静态特性试验（1） 调试人员应对照图纸和说明书，熟悉调节器柜内设备，操作面板上开关、按键和旋钮的作用，以及显示仪表和数据的意义。（2） 加入外接试验电源检查同步信号回路电压相序正确；各变压器、变流器变比正确，特性良好。（3） 按厂家调试大纲完成调节器各项性能试验（4） 进行小电流开环试验（假负载），调节器加入机端电压（或转子电流信号）输出端接适当的电阻或电感性负载，自动给定于空载额定位置，改变输入电压在70V110V之间变化，用示波器观察可控硅整流桥输出直流电压波形，六相波头应平整，调节过程中波形在每一点都能稳定，不应有突变或波形奇变现象，可控硅控制角应在10-140之间连续变化。（5） 在条件许可的情况下，可做开环大电流试验以考验调节器带负载能力。（6） 调节器静态试验完成后，应连续通电24小时，观察各电路的特性变化情况。7.1.4 操作控制回路传动试验 励磁系统正式投入使用以前，需进行传动试验，以确认控制回路的正确性。（1） 传动试验前的准备工作： a所有二次回路绝缘试验合格； b励磁回路所有控制电源、信号电源、冷却器电源均投入； c所有开关经试验合格； d试验人员按设计原理图列出所有传动试验项目。（2） 试验人员按列表的内容完成各项试验，应保证所有开关能可靠动作；所有信号正确发出；保护连锁关系符合设计要求。7.2 发电机空载下励磁调节器（AVR）的动态试验7.2.1手动通道升压及电压调节范围 调节器用手动方式带发电机升压，手控通道应能使发电机在空载额定电压的20%-110%范围内稳定、平滑的调节。给定电压变化速度每秒不大于发电机额定电压的1%，不小于0.3%。7.2.2 自动通道升压及电压调节稳定范围 调节器用自动方式带发电机升压，自动通道应能使发电机在空载额定电压的70%-110%范围内稳定、平滑的调节。给定电压变化速度每秒不大于发电机额定电压的1%，不小于0.3%，记录调压范围和调压速度。7.2.3 手控通道与自动通道的切换试验 发电机空载自动调节运行于某给定电压下，手动通道应自动跟踪自动通道的控制信号，使之与自动通道保持平衡，突然将运行方式切至手动通道，发电机电压应无明显摆动；反之，从手动通道切至自动通道，亦能保持发电机电压稳定。 7.2.4 10%阶跃试验手动将发电机电压缓慢升压至19000V左右，进行自动方式10%阶跃响应试验，并在试验过程中优化PI参数，录取发电机机端电压变化曲线。7.2.5 励磁系统频率特性试验 发电机自动方式空载额定电压下运行，改变发电机转速，使频率变化1%，测量发电机机端电压，计算端电压变化率，要求端电压变化率不超过0.25%。7.2.6 自动起励零起升压 调节器置自动通道，给定电压设定在额定值，投入起励电源，突然零起升压，要求端电压超调量不得超过额定值的15%，电压摆动次数不超过3次，调节时间不超过10秒，作录波。7.2.7 灭磁试验调节器置自动通道，设定在发电机空载额定电压下，启动逆变灭磁，录取发电机机端电压的变化曲线，计算灭磁时间常数。7.2.8 PT断线切换试验发电机电压额定，调节器运行在通道自动方式，从端子排拆掉一相电压，模拟励磁PT断线，调节器自动切至通道运行，录取发电机机端电压变化曲线。7.3发电机带负荷下励磁系统试验7.3.1 自动通道带负荷检查 自动通道带负荷工作，在DCS上操作增减磁，发电机无功功率应能在零到额定值之间平稳调节，调节过程各电气量应平稳变化，无跳跃摆动现象。7.3.2手动通道带负荷特性 手动通道带负荷工作，在DCS上操作增减磁，发电机无功功率应能在零到额定值之间平稳调节，调节过程各电气量应平稳变化，无跳跃摆动现象。7.3.3 自动向手动通道切换 调节器手动、自动通道自动相互跟踪。在调节器稳定后，将工作方式从自动切换到手动，用录波器录取切换前后发电机无功、发电机转子电流的变化情况，要求切换时无较大波动。7.3.4 手动向自动通道切换 调节器手动、自动通道自动相互跟踪。在调节器稳定后，将工作方式从手动切换到自动，用录波器录取切换前后发电机无功、发电机转子电流的变化情况，要求切换时无较大波动。7.3.5 调差环节检查