励磁系统建模试验方案.docx
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励磁系统建模试验方案
励磁系统建模试验方案
1.试验目的
对被测试机组的励磁系统进行频率响应以及动态响应测试,确认励磁系统模型参数和特性,为电力系统分析计算提供可信的模型数据。
2.试验内容
2.1励磁系统模型传递函数静态验证试验。
2.2发电机空载特性测量及空载额定状态下定子电压等各物理量的测量。
2.3发电机时间常数测量。
2.4AVR比例放大倍数测量试验。
2.5系统动态响应测试(阶跃试验)。
2.620%大干扰阶跃试验。
2.7对发电机进行频率响应测试。
3.试验依据
Q/GDW142-2012《同步发电机励磁系统建模导则》
设备制造厂供货资料及有关设计图纸、说明书。
4.试验条件
4.1资料准备
励磁调节器制造厂应提供AVR和PSS模型和参数。
电机制造厂应提供发电机的有关参数和特性曲线。
4.2设备状态要求
被试验发电机组励磁系统已完成全部常规的检查和试验,调节器无异常,具备开机条件。
5.设备概况及技术数据
容量为135MW,励磁系统形式为自并励励磁方式,励磁调节器采用南瑞电控公司生产的NES6100型数字励磁调节器。
其励磁系统结构框图如图1:
图1励磁系统框图
5.1励磁调节器模型:
图2励磁调节器模型
励磁调节器内部参数如下表:
Kp
Ki
Kd
Td
αmax
αmin
5.2发电机:
生产厂家:
南京汽轮机电机厂
型号:
QFR-135-2
额定视在功率:
158.8MVA
额定有功功率:
135MW
额定定子电压:
13.8kV
额定定子电流:
6645A
额定功率因数:
0.85
额定励磁电流:
893A
额定励磁电压:
403V
额定空载励磁电流:
328A
额定空载励磁电压:
147V
额定转速:
3000r/min
发电机轴系(发电机+燃气轮机)转动惯量(飞轮转矩):
18.91t.m2
转子绕组电阻:
0.3073Ω(15℃)0.3811Ω(75℃),0.4179Ω(105℃试验值)
转子绕组电感:
直轴同步电抗Xd(非饱和值/饱和值):
219.04/197.15
直轴瞬变电抗Xd’(非饱和值/饱和值):
30.02/27.02
直轴超瞬变电抗Xd”(非饱和值/饱和值):
19.63/17.67
横轴同步电抗Xq(非饱和值/饱和值):
205.96/182.36
横轴瞬变电抗Xq’(非饱和值/饱和值):
36.03/32.42
横轴超瞬变电抗Xq”(非饱和值/饱和值):
23.1/20.79
直轴开路瞬变时间常数Td0’:
9.8秒
横轴开路瞬变时间常数Tq0’:
1.089秒
直轴开路超瞬变时间常数Td0”:
0.06秒
横轴开路超瞬变时间常数Tq0”:
0.054秒
6.试验内容
本试验为空载动态试验。
在发电机3000转额定转速,保持空载额定状态时进行,需时三小时。
6.1发电机空载特性试验:
发电机维持额定转速,发电机空载,将发电机定子电压、励磁电压、励磁电流接入电量记录分析仪。
逐渐改变磁电流,测量发电机定子电压20%——120%额定电压(当发电机与主变压器相连时发电机电压不能超过105%额定电压)上升和下降特性曲线。
测量交流发电机空载情况下,励磁电流和机端电压的关系。
6.2发电机时间常数测量
在发电机空载条件下,励磁调节器运行在“定控制角方式”:
在调节器软件中的可控硅触发模块中,断开输入的PID控制信号,直接设定触发角,使发电机转子电压阶跃,用电量记录分析仪测录发电机电压上升的曲线,计算发电机转子时间常数。
6.320%大干扰阶跃试验
发电机维持额定转速,使用自动励磁方式。
用自动励磁调节器调整发电机电压为50%额定电压,进行20%阶跃(上阶跃)试验,用电量记录分析仪测录发电机电压、转子电压、转子电流。
6.4AVR比例放大倍数测量
发电机维持额定转速,发电机空载,使用自并励方式。
将发电机定子电压、励磁电压、励磁电流接入电量记录分析仪。
退出调节器积分环节,降低比例放大倍数,逐渐改变给定电压,同时测量发电机定子电压、励磁电压、给定电压。
AVR比例放大倍数记录表:
给定参考电压
机端电压测量值
发电机励磁电压
励磁机励磁电压
6.5电压给定阶跃试验
测量励磁系统整体特性。
发电机维持额定转速,使用自动励磁方式。
试验方法:
用自动励磁调节器调整发电机电压为95%额定电压,进行5%阶跃(上、下)试验,用电量记录分析仪测录发电机电压、转子电压、转子电流。
7.试验分工
7.1研究院有限公司应做的工作
7.1.1负责编制试验的具体方案及进行技术交底汇报。
7.1.2试验仪器端的接线。
7.1.3试验的具体实施。
7.1.4负责配合发电厂进行试验结束后的交接验收。
7.1.5负责出具试验报告。
7.2发电厂应做的工作
7.2.1在试验前半个月内将设备技术资料提供给研究院有限公司。
7.2.2负责协调和联系试验有关各方(调度,制造厂等)和安排试验并配合试验。
7.2.3负责提供现场试验台及现场设备端的试验接线。
7.2.4担任试验工作负责人并负责安全措施的实施和检查。
7.2.5调节器内的操作由熟悉设备的发电厂人员或制造厂人员进行,其他操作由运行人员进行。
均一人操作一人监护,防止对励磁系统的误操作。
7.2.6负责试验后的验收工作。
7.3设备制造厂应做的工作
7.3.1负责励磁调节器内部参数的修改并确保修改后调节器能正常运行。
7.3.2负责提供试验用临时噪声输入通道。
7.3.3负责按照研究院有限公司试验人员要求进行试验。
8.环境、职业健康安全风险因素辨识和控制措施
8.1本试验可能造成不良环境因素:
废弃的电线、电缆、电工胶布等。
对可能造成不良环境因素所采取的对策:
工作完成后及时清理现场。
8.2本试验可能出现的现场危险源辨识如下:
220V交流电源,380V交流电源,电压阶跃试验可能产生的过电压,量测转子电压时需接触的整流柜铜板(高压),实验过程中可能出现接线错误造成PT短路、CT开路在二次侧产生高电压。
现场危险源可能造成的情况及后果:
人体接触电源或量测转子电压时接触整流柜铜板而引起触电事故,试验可能产生过电压导致发电机烧毁,设备接线错误导致的短路使电线烧毁造成火灾和设备损坏,试验接线错误造成的PT短路、CT开路可能引起触电事故。
8.3对可能出现的危险源采取的控制方法以及安全措施:
8.3.1严格按照部颁“电业安全工作规程”做好试验时的安全工作。
8.3.2现场工作人员应该熟悉现场电源的分布情况,穿着工作服,佩戴安全帽,正确使用电源,严禁烟火,现场必备消防灭火器。
8.3.3做好测量信号,测量仪器之间的电气隔离措施,防止产生共地干扰和设备损伤。
8.3.4临时降低发电机过压保护的整定值,115%额定电压,0秒跳开灭磁开关。
本试验结束后退出过压保护。
8.3.5在接线之前以及接线之后均要使用万用表测量CT回路是否连通,PT回路是否高阻抗状态。
8.3.6现场工作人员在工作中应该进行自我监督和相互监督,避免触电事故,防止火灾事故的发生。
9.试验设备
序号
仪器名称
型号
编号
有效期限
1
便携式电量记录分析仪
TK2016
20121023122
2015.11.12
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