UN5000励磁系统检修工艺规程.doc

八、ABB UNITROL5000微机励磁调节装置校验规程1应用范围 1.1 本规程规定了UNITROL5000型同步发电机静止励磁系统励磁调节装置的检验内容及检验要求。1.2 本规程适用于现场继电保护要作人员检验UNITROL5000型微机励磁装置。2引用标准及参考书目2.1 继电保护和电网安全自动装置检验规程 DL/T 995-20062.2 同步发电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求 GB/T 7049.3-20072.3 大型汽轮发电机励磁系统技术条件 DL/T 804-20102.4 发电机励磁系统技术监督规程 DL/T 1049-20072.5 UNITROL5000型微机励磁装置技术说明书3检验总则及注意事项 3.1检验种类检验种类分3种：验收检验、定期检验以及运行中装置的补充检验。3.2 检验周期微机型励磁调节器新安装装置1年内进行一次新安装全部检验，以后检验周期随机组大小修，如运行中发生异常状况，按照继电保护和电网安全自动装置检验规程中规定的“运行中发现异常情况后的检验”之要求进行有针对性的补充性检验。3.3 励磁调节器装置A级检修一般5年进行一次，C级检修一般每年进行一次。3.4 根据设备运行情况，需要变更检修周期时，应提前提出申请。3.5 二次回路绝缘每年（A级检修或C级检修）进行一次测定。每5年进行一次绝缘耐压试验。3.6 在检验前，工作负责人必须组织工作人员学习本规程，要求理解和熟悉本规程。3.7 检验时要具有有关图纸资料，整定单及上一次的试验记录。3.8 试验过程中应注意的事项：3.9 断开电源后，才允许插拨插件。3.10 设备应清洁，注意防尘。3.11 试验人员更换，接触集成片时，应采用人体防静电接地措施，以确保不会因人体静电而损坏芯片。3.12 试验过程中应注意不要插错插件位置。3.13 因检验需要临时短接或断开的端子，应逐个记录，应在试验结束后及时恢复。4检验范围、大小修项目4.1本规程规定的检验范围包括励磁调节器装置外观检查清扫、交流采样值检查、装置功能及输入输出回路检查等检验。微机励磁调节装置的检验分为两部分进行，一是静态调试，二是动态投运后调试4.2 大、小修项目一览表序号试验项目小修项目大修项目检修周期1励磁变压器检查12励磁系统二次回路清扫13励磁系统各部件绝缘试验14励磁系统模拟量及开关量检查15励磁系统静态开环小电流试验16励磁系统空负荷试验47励磁系统带负荷负荷试验48自动及手动电压调节范围测量49电压静差率及电压调差率测定410自动电压调节通道切换及自动/手动控制方式切换411自动电压调节器零起升压试验412操作、保护、限制及信号回路动作实验113发电机空负荷阶跃响应试验414发电机负荷阶跃响应试验415甩无功负荷试验416灭磁试验及转子过电压保护试验117发电机轴电压测量118电力系统稳定器试验注：电力系统稳定期试验为特殊试验项目，不包括在大、小修试验项目内，需要时特殊安排4.34.3.1 检查励磁变压器容量大于20kVA 的励磁变压器，用干布、吸尘器或压缩空气清除污垢。4.3.2 检查整流桥检查整流桥风扇污垢、空气流量和异常噪音。因为运行时无法给风扇的轴承加润滑油，故应更换噪音增大的风扇。使用手持屏来读出风机的运行小时数，检查散热桥的污垢，用毛刷、吸尘器和压缩空气清除污垢。从手持屏上读出整流桥温度。4.3.3检查灭磁开关对磁场开关进行检查。目视检测灰尘、污垢或任何损伤。检查触头的磨损程度，由于磁场开关很少操作，必须进行操作检验，以防拒动和操作速度降低。磁场开关：检查污垢和触头烧损。用毛刷和干布擦净污垢。必要时，用砂纸把烧损处打磨干净。给滑动部分涂上适当的润滑油。每断开一次短路电流，都要检查磁场开关的灭弧室，用压缩空气吹去灭弧室内残留的烟尘和灰尘。4.3.4 检查电气连接与绝缘检查螺钉连接：所有端子和母排上的螺接无松动现象。检查绝缘上的积尘，检查螺钉松动：必要时，用干布擦干净。在首次运行一年后，建议检查所有的螺钉连接，以后大约4 年检查一次。4.3.5 检查调节器：4.3.5.1检查印刷电路板灰尘，正常情况下，印刷电路板上不应有灰尘和污垢积聚。可以用吸尘器或软毛刷清除板上的灰尘。4.3.5.2查看手持屏，在手持屏上或控制面板上均不能有故障指示。将励磁系统切换至就地，进行功能检查：测量值之间的对比，将手持屏或控制面板上显示的测量值与其它测量值相比较。如果没有可资比较的参考值，必须用以前测得的值来估计测量结果的精确度。4.3.5.3检测冗余的调节器回路通过增磁或减磁操作改变调节器的给定值，备用通道应自动跟踪工作通道。这种方法可检验双通道系统备用通道的测量回路和功能，但要检验触发脉冲回路，需要做通道切换的测试。4.3.5.4通道切换的测试切换至备用通道。励磁电流和发电机电压不应发生明显的变化。如果所有切换过程都平稳，则认为所有备用回路正常。反之，若通道切换造成明显的工况变化，则应按照“故障查找”一章查找故障原因。4.3.6 检查保护装置 切换至就地操作，在系统无压时用就地控制面板重新合入磁场开关。进行保护设备和功能试验（若包括在供货范围内）。在每次保护动作后，应复归故障信号，并重新合入磁场开关。4.3.6.1励磁变压器的温度监视(仅适用于静止励磁系统)：用断开输入端子一侧测量电缆的方法来模拟温度越限。4.3.6.2转子接地故障保护装置UNS3020：按 -F75 单元的TEST 键可模拟接地故障，UNS 3020 本身的发光二极管ST1 和 ST2 亮，但信号不会发送到调节器。要检查控制器跳闸或报警信号是否动作，可将焊桥S1202 上的跨接改到S1201上，并使外部试验输入端3_09（短接3_08 和3_09）。试验后应将焊桥跨接复归。4.3.6.3检查发电机保护跳闸：可通过短接相应接线端子的方法来试验外部保护跳闸，但最好是在发电机保护装置上进行模拟动作试验。4.3.6.4检查内部保护跳闸：可通过模拟内部监视功能动作检查保护跳闸。4.3.7 校验外部控制信号：在完成主要的检查后，最好能检查一下控制输入和输出信号。对输入信号，用硬件原理图找出信号源，模拟指示器接点动作，快速I/O 单元(U70，U71)上对应的发光二极管应发光。外部输入信号可按端子图用同样方法校验。检查磁场开关的命令和指示输出（见硬件原理图）。检查到控制室的输出信号，可在U70，U71 单元上用短接接点的方法来模拟。4.3.8 结束工作- 保存现行参数和软件- 设置备品备件并检查其功能- 盖好盖子，关好柜门- 准备调试报告4.4大修项目4.4.1 重复小修项目内容4.4.2 发电机空载试验为完成这些空载试验，必须保证发电机以额定转速不并网运转几个小时。下列试验非常重要，应分别在两个通道（通道1，通道2）中进行。4.4.2.1切换到手动方式a.闭锁的最终控制元件，进行起励，检查励磁变压器的相序。b.手动方式起励，分流器，灭磁和磁场开关跳闸。c.调整手动调节，调整给定范围。d.校准Ugen，Usyn，Uf，Ifdc，Ifac，励磁变压器原边和/或副边回路，校准标度。4.4.2.3切换到自动方式a.自动方式起励，灭磁和软起励，静止和复式。b.调整自动调节特性，整定给定值范围。c.通道1 与通道2，自动和手动之间的相互转换，跟踪控制。d.导通监视，均流。e.监控功能，例如过电压保护动作跳机。f.接地保护继电器g.转子温度测量h.电压/频率限制和保护（尽可能降低转速）j.在各种测量数据中选择所需数据添入试验报告。- 切换到手动方式，第一次同期并网4.4.3 发电机负载试验- 低负荷 P 0.25pu 下的试验a.在尽可能大的实际值下检查发电机的实际值b.调整电流限制器，设定给定值（大约P0.7 标幺； Q = +0.4c.在过励磁和欠励磁侧分别调整定子电流限制器，设置给定点：P = 0.8pu；Q = +0.4pu 或 -0.4pu。d.调整Q(P)限制器，设置给定值：P = 0.25、 0.5、 0.75、或1.0pu；Q = 约 -0.4 . -0.2pu。e.调整手动方式的If(P)限制器，设置给定值：P = 大约 0.5， 1.0pu；Q = 大约 -0.4. -0.2pu。f.调整滑极稳定运行（可选项），设置给定点：P = 0.4， 0.8pu；Q = +0.4， -0.4pu。g.在额定负载下检查转子温度h.检查接地保护继电器j.检查导通监视k.检查整流桥冷却风扇和加热器l.检查均流m.叠加调节器（选项），稳定性，整定点范围n.各种测量值，部份需要记录在报告中。4.4.4 结束工作- 保存现行参数和软件- 设置备品备件并检查其功能- 盖好盖子，关好柜门- 准备大修试验报告4.5故障排除4.5.1 故障排除的原则在大多数情况下，自检测结果可用于故障的初步查找。这使得有些故障可以在不打开柜门的情况下得以复归：- 在开展有关故障定位程序前，尝试重新启动励磁系统。- 如果故障消除，系统就会恢复正常运行。否则，故障跳闸。- 分析故障的外部原因。- 用手持屏或调试工具读出故障记录器中存储的报警和故障。- 就地复归故障。可以按复归按钮或短时切断电源也复归故障。- 如果无法复归故障，进行系统性地故障查找。而特殊的故障则需要派人到现场，排除的方法是根据就地控制面板或手持屏上显示的故障信息或根据UNITROL 5000 系统以外的信息系统地分析故障原因，将故障具体定位到若干个硬件，准备这些硬件的备品，并通过有系统地更换电路板进行故障查找。因此在派人之前需要做必要的准备，如分析故障原因，准备随身携带的工具和备品备件等。要想快速解决问题，必须知道尽可能详尽的故障描述，因此用户需按下页的格式要求填写故障描述，在第一时间通知厂家。4.5.2 更换印刷电路板- 根据故障记录和报警指示判断可能的故障部位- 断电- 拔掉板上的扁平电缆和/或螺接端子头，松开电路板的固定螺钉- 确认新板和故障板的型号相同，或确认新板与故障板兼容- 将新板上的跳线设置、跨接元件和可拔插的可编程元件的识别码与故障板相比较。所有设置都必须相同4.5.3 更换功率元件- 根据故障录波和报警指示判断可能的故障部位- 做安全措施- 对功率元件进行测量- 更换故障的功率元件4.5.4 静态试验系统恢复、报警清除后，做必要的试验以进一步确认维修和更换的正确性和有效性。4.5.5 结束工作- 保存现行参数和软件- 设置备品备件并检查其功能- 盖好盖子，关好柜门- 准备故障分析报告5静态调试5.1 静态调试前的准备工作5.1.1 检查励磁机柜、机箱中所有地轨和引线必须接到本地系统的星型接地点上；5.1.2 检查设备看是否在运输和安装过程中有损坏，如有损坏，应立即修好或更换；5.1.3 确认设备已按图纸正确安装；5.1.4 确认静态调试的初始条件5.1.4.1 检查AVR柜与整流器柜间的接线完成；5.1.4.2 确认励磁系统的各机柜完成所有外部电缆连接；5.1.4.3 检查ECS系统与励磁系统的所有控制电缆的连接；5.1.4.4 检查所有保护与励磁系统的控制电缆连接；5.1.4.5 检查所有电源均可使用，但都处于断开状态；5.1.4.6 检查整流器与励磁变压器交流输出母线断开；5.1.4.7 检查灭磁开关输出端和发电机的电刷是否断开，确认直流输出回路与发电机励磁绕组已断开； 检查并确认起励电路已断开； 绝缘检查：测试回路对地绝缘是否符合要求表一 绝缘检查结果（500V、1000V摇表）回路名称绝缘值（M）结论励磁变低压侧（R、S、T）对地A相 B相 C相转子+、-对地+对地 -对地直流110V I电源对地+对地 -对地直流110V II电源对地+对地 -对地交流380V电源A相 B相 C相直流110V I对交流380V之间+对L -对L直流110V II对交流380V之间+对L -对L5.2 AVR柜检查5.2.1 加热、照明和电源电路检查；5.2.2 交、直流电源检查，确认各电压等级输出正常；5.2.3 硬件检查：检查所有电路板的硬件设置，确认与出厂设置相同；5.2.4 软件及参数检查, 确认软件版本是否正确及运行是否正常；5.2.5 检查并确认风扇的操作和运行是否正常；5.2.6 校对DI/DO量：确认所有命令励磁装置均能正常接收；由励磁装置向集控室发所有输出信号，确认集控室能接收到所有信号。5.2.6.1 开入量试验：在集控室按钮及ECS画面操作或短接外部端子，通过调试维护软件工具包，观察开入是否变位。表二 开入检查结果回路名称及端子排编号(调节器柜和灭磁柜)显示结果励磁投入（X10/1、 X10/51）励磁切除（X10/1 、X10/ 52）增磁（X10/1 、X10/53）减磁（X10/1、X10/ 54）自动方式投入（X10/1 、X10/ 55）手动方式投入（X10/1、X10/ 56）叠加方式投入（X10/1 、X10/57）叠加方式推出（X10/1 、X10/58）PSS方式投入（X10/1、X11/ 61）PSS方式退出（X10/1、X11/ 62）恒功率因数投入（X10/1、X11/ 60）恒功率因数退出（X10/1、X11/ 59）主变高压侧断路器跳位（X23/1、X23/51）5.2.6.2 开出量试验：通过调试维护软件工具包作用调节器直接驱动或手动模拟开出，在DCS、故障录波上观察开出显示是否正常。表三 开出检查结果回路名称及端子排编号(调节器柜)DCS上显示结果励磁投入（X15/1、X15/51）励磁切除（X15/2、X15/52）过励限制器动作（X15/7、X15/57）欠励限制器动作（X15/8、X15/58）自动方式投入（X15/3、X15/53）手动方式投入（X15/4、X15/54）就地操作投入（X15/11、X15/61）手自动切换允许（X15/13、X15/63）励磁故障（X15/14、X15/64）EGC投入（X15/15、X15/65）灭磁开关跳闸位置（X21/4、X21/54）回路名称及端子排编号(调节器柜)故障录波上显示结果PSS投入（X16/1、X16/51）AVR通道1故障（X16/7、X16/57）AVR通道2故障（X16/8、X16/58）可控硅熔断器熔断（X16/9、X16/59）整流器过热告警（X16/10、X16/60）V/Hz限制动作（X16/11、X16/61）励磁装置跳闸（X16/12、X16/62）PT故障（X16/13、X16/63）整流桥故障（X16/14、X16/64）风机失效（X16/15、X16/65）起励失败（X16/16、X16/66）转子接地报警（X23/3、X23/53）转子接地跳闸（X23/4、X23/54）灭磁开关跳闸位置（X22/4、X22/54）续表三 开出检查结果回路名称及端子排编号(调节器柜和灭磁柜)显示结果 灭磁开关合闸位置灭磁开关合闸位置5.2.7 模拟量检查加额定电压、电流，观察装置的采样精度：模拟量输入，利用继电保护测试仪模拟发电机电压、电流和有功、无功及功率因数，从端子上加入调节器，观察其显示值并进行准确度校核。5.2.7.1 电压电流模拟输入显示及校核试验表四、输入电压、电流显示结果输入UA=UB=UCCHI（发电机电压Ug）CHII(发电机电压Ug)57.7V%28.6V%输入IA=IB=ICCHI(发电机电流Ig)CHII(发电机电流Ig)3.5A%1.75A%5.2.7.2 P、Q、COS模拟输入显示及校核试验表五、P、Q、COS显示结果输入UA=UB=UC=57.7VIA=IB=IC=3.5A =25.8（滞后）显示P= MW、Q= MVARCOS=输入UA=UB=UC=57.7VIA=IB=IC=3.5A =0（滞后）显示P= MW、Q= MVARCOS=输入UA=UB=UC=57.7VIA=IB=IC=3.5A=10(超前）显示P= MW、Q= MVARCOS=5.2.7.3 电压电流输出模拟量显示及校核试验 表六、输出电压、电流显示结果回路名称(灭磁开关柜)显示结果回路名称(灭磁开关柜)显示结果励磁电流输出X35/1、X35/51励磁电压X35/2、X35/52励磁电流输出X35/3、X35/53励磁电压X35/4、X35/55励磁电流输出X35/5、X35/55励磁电压输出X35/6、X35/565.3 整流器柜5.3.1 加热、照明电源电路检查；5.3.2 输入电源检查 确认380V，3相，50HZ电源和220V，50HZ电源接到正确位置。5.3.3 确认冷却风扇正常工作，确认风压继电器正常；5.3.4 确认冷却风扇工作电源切换正常；5.3.5 功率桥监视回路检查：模拟熔丝断信号；模拟交流侧阻容保护用熔丝断信号；模拟功率桥主风机及备用风机失效信号，检查功率桥监视回路的所有功能是否正常。对其它功率桥作相同试验，检查功率桥监视回路的所有功能是否正常。5.4 灭磁柜检查 5.4.1 加热照明电源电路检查；5.4.2 灭磁开关监测回路检查：由远方/就地操作灭磁开关进行合分操作，验证开关动作正确及开关量输入正常；5.4.3 外部跳闸信号试验：就地控制合上灭磁开关，由远方保护发跳闸1和跳闸2命令，确认能准确跳灭磁开关；5.4.4 转子电压隔离放大器校验；5.4.5 转子电压及跨接器回路检查；5.4.6 起励电源回路检查；5.4.7 起励模拟试验：将起励直流电源开关Q03合上，按励磁投入命令，检查输出直流电压的大小和极性。5.5 触发电路检查5.5.1 建立触发脉冲并根据同步波形设置相对位置；5.5.2 确认每个可控硅模块门极连接处出现正确触发脉冲；5.5.3 在“逆变”模式和“闭环”控制中，进行模拟负载检测；5.5.4 确认偏差和整流器跳闸逻辑。5.6 通讯检查5.6.1 确认双通道之间通讯正确；5.6.2 确认报警信号正确。5.7 励磁变控制回路检查：确认励磁变压器温控器供电电源正常，分别短接温控器上的报警信号及跳闸信号输出端子，验证开关量及输入动作正常，并发出故障报警信号。5.8 静态整组试验（开环小电流试验）解开励磁变高压侧与发电机机端相连的连接片，断开励磁变低压侧与整流桥输入端的连接母排，用厂用三相交流380V电源接至整流桥的输入端。断开灭磁开关与转子相连的铜排，断开起励电源开关。在整流桥输出侧（灭磁开关的输入侧）接入一2KW的电炉（模拟假负载24）及万用表、示波器。就地操作起励后，直接通过调试软件改变可控硅控制角，通过示波器观察整流后的电压波形，确认触发脉冲工作正常及波形显示正确，六个波头齐全；用万用表测量输出电压幅值，且直流电压幅值能平滑变化，确认功率传输通道正常。图、小电流试验原理图6.动态调试6.1发电机空载试验励磁系统改为自并励接线方式，检查确认主变高压侧盛221 西刀闸、盛221 东刀闸、盛221 母地刀闸、盛221 地刀闸、盛221 开关断开位置。下列试验，依据它们的重要程度在两个通道中都要做(通道1，通道2)6.1.1励磁调节器手动方式试验（两通道分别进行）6.1.1.1手动起励，给定小于50%发电机额定电压，记录发电机电压建立曲线。6.1.1.2调整测量实际值（UG,USYN,IFdc,Ifac,UF）并记录。6.1.1.3手动方式下电压调节范围测定调节器置手动方式，手动调节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。6.1.2 励磁调节器自动方式试验（两通道分别进行）6.1.2.1自动方式起励，将电压给定值置最小值，录取发电机电压曲线。6.1.2.2调整测量实际值（UG,USYN,IF,UF）并记录。6.1.2.3自动方式下电压调节范围测定。调节器置自动方式，手动调节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。6.1.2.4空载电压给定阶跃响应试验调整PID 参数。调整发电机电压为95%(或90%)额定电压，通过调节器试验调试界面做空载电压给定值5%(或10%)阶跃试验，录取试验曲线，观察调节器输出并计算超调量、上升时间、调节时间和振荡次数。调整PID 参数，使调节品质符合以下标准：5%阶跃时要求超调量不大于阶跃量的30%，振荡次数不大于3 次，上升时间不大于0.6 秒，调节时间不大于5 秒。10%阶跃进时要求超调量不大于阶跃量的50%，振荡次数不大于3 次，调节时间不大于10 秒。6.1.3零起升压PID 参数优化后，给定值置发电机电压额定值，分别在自动和手动方式下零起升压。录取发电机电压曲线，应保证发电机电压最大值不大于额定值的110%(GB/T 7493.32007 要求115%)，电压振荡次数不超过3 次，调节时间不超过10 秒。6.1.4 通道切换试验（两通道分别进行）进行无故障人工切换和模拟运行通道故障时自动切换两种方式，切换时录取发电机电压曲线应无明显波动。6.1.5 PT 断线保护试验模拟第一组PT 断线时，检查通道1 至通道2 的切换过程，再次模拟第二组PT 断线，检查自动方式至手动方式的切换过程。切换时录取发电机电压曲线应无明显波动。6.1.6 设定并检查V/Hz 限制器。维持发电机转速和电压额定值，临时修改V/Hz 限制定值。增加发电机电压，录取发电机电压、频率等信号波形，记录V/Hz 限制动作值，观察V/Hz 限制信号。6.1.7 励磁系统频率特性试验（两通道分别进行）发电机自动方式空载额定电压下运行，改变发电机转速，使频率变化为额定值的1%时，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额定值的0.25%。6.1.8励磁系统灭磁试验6.1.8.1逆变灭磁每个通道进行一次。6.1.8.2分灭磁开关灭磁进行一次。6.1.8.3继电保护动作灭磁每个跳闸回路进行一次。录取发电机定子电压、励磁电流等相关电气量曲线，测定灭磁时间常数，并检查灭磁开关和灭磁电阻。6.1.9 记录发电机定子