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励磁装置电厂调试指南

作者：

哈尔滨电…    文章来源：

哈尔滨电机厂有限责任公司    点击数：

410    更新时间：

2008-7-14

1.概述

   为确保我公司HWLT-4数字励磁调节器为代表的励磁系统顺利投入运行，在电站起机前及机组试运行期间，必须按本公司编写的试验大纲对励磁系统进行全面的检查和试验。

本指南为指导火力发电厂自并励静态励磁系统调试而编写，对励磁系统电厂试验大纲有补充说明作用，其他励磁方式可以参照本指南进行。

每台机组的试验接线和试验方法都要根据厂家提供的资料来确定。

因此，所有参加试验的专业工程师都要熟悉系统的图纸、原理、功能及有关资料，预先制定出试验方案，发现的任何疑点都要与设计工程师讨论并解决。

  本试验指南用于指导我公司独立承包的励磁系统调试任务。

2．文件

  在励磁系统调试期间须使用以下资料：

（1） 原理图

（2） 配线图

（3） 装配图

（4） 有关装置的说明书及资料

3．试验仪器及设备

（1）双通道示波器     20MHZ          1台

（2）数字万用表                       2块

    （3）微机校验电源 100V/5A三相       1台

        （用于模拟定子PT、CT信号）

     （4）三相自耦调压器380V/0-450V10KVA 1台

           （用于模拟励磁变压器）

  （5）隔离变压器    380V/10V 5W      1台

      （用于检查脉冲或交流信号的相位）

 （6）负载电阻    60Ω/10A            1台

      （7）电流互感器   10A/5A             3台

     （用于小电流闭环试验）

 （8）兆欧表       500V、1000V      各1块

 （9）耐压试验设备 0-3500V/2KVA       1台

 （10）多路单极开关箱（用于模拟远方信号）

 （11）直流电流表（磁电式） 10A       1块

  （12）380V/2500V5KVA升压变压器      1台

4．通电前的检查

4.1现场安装后要检查屏体及内部器件，应没有由于运输、保管不当造成的机械损伤及锈蚀。

各紧固件无松动现象。

   检查整流屏与励磁变压器交流主回路连接以及灭磁屏与转子集电环直流主回路连接是否正确。

按设计院接线图纸检查励磁屏之间、励磁屏与励磁变之间以及励磁屏与集控室DCS端子柜的控制接线是否正确。

4.2耐压试验前要拔下所有插头，拆除稳压电源及工控机电源的接线，短接可控硅、二极管和电容器的各极，拔下继电器。

4.3主回路用1000V兆欧表，控制回路用500V兆欧表各端子对地的绝缘电阻，其阻值应大于2MΩ。

4.4耐压试验值为出厂试验值的70%。

4.5耐压试验完成后，应及时拆除短接线，恢复原接线，并确认无误。

4.6确认励磁装置各屏体之间的接线，以及与外部接线的正确性和可靠性。

检查调节屏DC24V电源和DC220V电源无短路点，这两个电源隔离应良好。

5．励磁屏通电试验的接线准备

5.1分开试验端子的定子PT、CT的接线，接入微机校验电源的三相100VAC和5AAC。

5.2拆下可控硅整流器的交流侧接线（或断开交流侧开关），将三相调压器的输出接到整流器的交流侧，同时，接入10A/5A电流互感器（代替转子CT，原CT应短接）。

拆下灭磁开关到发电机转子的接线，将负载电阻接到灭磁开关的输出端（串入磁电式电流表）。

注意：

在接入交流信号时，要根据图纸严格确认其相序和极性。

5.3为模拟主控室及其他远方控制信号，根据图纸将多路单极开关箱接入励磁装置的有关端子。

6.机组启动前的静态试验

6.1起励试验

6.1.1接通起励电源，测量起励接触器主触头上的直流电压和极性，应正确。

6.1.2模拟自动起励工况，给开机令，起励程序自动闭合磁场开关和起励接触器之后，灭磁屏的电流表应指示初始起励电流，同时风机应启动；整流桥由《切》转《投》。

检查计算机DI2面板上代表起励接触器闭合指示的#1发光管亮；检查计算机DI1面板上代表磁场开关合闸指示的#1发光管亮，#0发光管熄灭。

10秒钟后，主控室和现地都应得到起励失败的报警信号。

此试验很重要。

6.1.3各开关复原后，复位计算机解除报警信号。

6.2检查调节功能

6.2.1解除AVR积分功能，将AVR增益设定为20。

调量测电压为100V，在三相电压对称的条件下检查量测电压定标值。

在AVR运行状态下，检查磁场电流定标值。

然后转FCR运行。

6.2.2在以上两种状态下运行时，如果磁场电流不稳定，可适当调整设定参数。

6.2.3分别在模拟空载、负载状态下检查FCR的磁场电流整定范围（标幺值）。

6.2.4调节器转AVR，改变量测电压，磁场电流应随之改变。

6.2.5模拟油开关合闸，调节器转恒无功控制功能。

调定子电流约2安培，COSΦ=0.85。

通过调整增、减磁开关使磁场电流稳定，然后增加定子电流，磁场电流应下降。

反之，磁场电流应上升。

6.2.6调节器转恒COSΦ控制功能。

调定子电流约2安培，COSΦ=0.90。

通过调整增、减磁开关使磁场电流稳定，然后增加COSΦ，磁场电流应上升，反之，磁场电流应下降。

6.3检查限制、保护及报警功能

6.3.1转子电流限制功能的检查

   模拟转子过电流2Ifn和1.5Ifn，检查转子电流顶值限制、延时限制和反时限制功能及报警功能。

6.3.2定子电流限制功能的检查

   模拟发电机并网，相角大于零和小于零两种工况，使定子过电流1.1Ign，检查定子过电流限制功能及报警功能。

6.3.3调差功能的检查

   根据机组运行要求选择调差系数。

改变定子电流或COSΦ，模拟无功功率的变化，检查调差特性的正确性。

6.3.4欠励限制功能检查

   模拟油开关合闸，调整定子电流和功率因数角，在有功功率为0～0.95PU的范围内,记录欠励限制动作时的进相无功功率值,并做出欠励限制P–Q图。

6.3.5V/HZ限制功能的检查

给定定子电压为100V,当频率低于45.5HZ时,V/HZ限制功能动作,磁场电流下降。

给定频率为50HZ，当定子电压高于110V时，V/HZ限制功能动作，磁场电流下降。

6.3.6PT断线保护功能的检查

  在AVR控制功能下，分别模拟PT1、PT2断线，磁场电流应无明显波动。

6.4整流屏输出试验

   通过小电流负载试验检查主回路相位、相序的正确性。

6.4.1整流屏主回路交流侧接厂用电380V，如果阳极电压＜320V时应使用调压器降压接线并且串入10A/5A电流互感器,电流互感器二次临时替代转子电流反馈接入B7：

27，28，29端子，直流侧接60Ω/6KW负载电阻。

调节输出直流电压，在阳极电压380V时,应能从8V调至490V，否责接线有错误。

6.4.2用示波器检查整流屏触发脉冲波型应正确，注意防止脉冲传输线极性接反。

6.5灭磁及转子过电压屏的试验

6.5.1现地和远方分别接通、分断磁场断路器检查磁场断路器工作应良好。

6.5.2配合励磁调节器试验起励回路,测试输出直流电压＞5%Ufo,输出极性正确。

6.5.3有条件时，可以测试转子跨接器晶闸管触发动作值。

6.5.4对于DMX型磁场断路器需核对电流极性,还需要注意:

如果后备分闸灯亮时,应使用压杆手动合一次磁场断路器。

6.6励磁变压器高压侧接厂用6KV电源的试验

   试验目的是检查励磁变压器接线的相序、相位的正确性。

为机组启动后的发电机短路试验做接线准备。

 6.6.1机组启动前的静态试验完成后，应及时拆除所有试验接线，保留直流负载电阻的接线，恢复励磁调节屏的正式接线并确认其正确性和可靠性。

6.6.2解开励磁变压器高压侧与发电机端的接线，用临时三相高压电缆接入厂用6KV电源。

6.6.3调节屏选A/FCR方式，逆变开关置逆变位，做整流屏直流输出试验。

6KV电源送电后，直流输出电压＜5%，解除逆变后，直流输出电压跳变到数十伏（因为电流反馈太小），操作增磁开关，直流输出电压应能调到整流屏交流输入电压U2的1.3倍

7.机组起动之后的电气试验

7.1.机组起动过程概述

机组起动试验是一个比较复杂的过程。

它的目的是检验电厂新机组安装及分项调试工作的质量。

并对各种运行参数校验，通过72小时、72小时+24小时或168小时满负荷运行试验之后消除缺陷移交电厂。

锅炉点火之后到发电机并网一般顺利时需要20小时，此阶段锅炉是烧轻油或重油，熟练掌握试验过程中的每个细节，减小失误，能节省燃油。

7.2.整组启动试验时间顺序

锅炉点火到汽机开始冲转需7小时，汽轮机组达到3000转需要3小时,热控试验需要2小时。

发电机-变压器组短路试验和空载升压试验需要5小时,励磁系统试验需要1小时,自动准同期试验需要2小时。

并网后，机组带小负荷运行，励磁试验还需要1小时。

7.2.1锅炉点火前,汽轮机-发电机组需投入润滑油系统并投入盘车装置，机组以4转/分的转速盘车，此时观察每个轴瓦顶轴油压，如果油压波动较大（超过2Mpa）说明联轴不同心，机组加速后,轴振动可能会超过允许值。

7.2.2机组以一定速率冲转到500转/分、暖机2小时，检查汽机、电机机械部分有无摩擦。

机组转速继续升高，在1000转/分、1500转/分、2000转/分分别保持转速10～20分钟，用于检查机组稳定性是否有异常，在保持转速不变的时间内，数次测转子绕组交流阻抗，电压工频50V或工频100V加在转子两个集电环上，记录转子电流有效值，与出厂值比较，检验有无匝间短路故障。

交流阻抗测试转速分为：

0、500、1000、1500、2000、3000转/分，转速保持是要避开临界振动转速的。

7.2.3机组达到3000转后，汽机以及热控做测试工作需要2小时。

之后进入发电机试验阶段。

大约需要5个小时。

在发电机试验阶段、励磁系统需要接入6KV厂用临时电源给励磁变压器一次绕组作为他励电源，因为发电机短路试验时，机端是没有电压的。

7.3发电机短路试验的准备工作

7.3.1在发电机封闭母线处，用短路铜排连接U、V、W三相母线（一般封闭母厂都预留安装短路线的三通活门及短路端子）。

如果短路试验之后，发电机单独做一次空载升压试验，还要提前断开主变压器低压接线端子的软连接铜排。

7.3.2检查所有发电机、主变、厂用分支、厂高变、励磁变的电流、互感器、防止开路、不用的电流互感器二次绕组端子短接好。

   上述准备工作要在汽轮机冲转之前完成。

7.3.3励磁变压器变比及相序试验（15分钟）

发电机满速后，投入励磁变压器保护，合励磁变压器高压侧临时厂用6KV电源的断路器。

测量励磁变压器二次电压及相序，励磁变压器变比试验后，分断6KV断路器。

7.4发电机短路试验

7.4.1机组达到3000转后，汽机以及热控的测试工作结束;拆除转子交流阻抗试验仪表和接线;集电环和碳刷磨合良好,即可进入发电机短路试验。

7.4.2励磁调节屏选A/FCR操作方式。

方法是拔出K2板130～132、230～232插头、3号脉冲发生器的发光二级管亮，整流屏风机转动起来。

逆变开关置逆变位，合整流屏交、直流刀闸隔离开关，合磁场断路器（灭磁开关）。

7.4.3线应正确，合6KV临时电源的断路器。

此时观察整流屏直流表针应无电流输出（或电流很小）。

调节屏的触摸屏状态页显示阳极电压有输出值等于6KV/额定电压。

如果数值差得较多应临时对阳极电压定标一次，为发电机空载试验时的二次精确定标打基础。

还应有机端电压测量故障报出（因为机端在短路状态）。

7.4.5.逆变开关置0位。

发电机有约5％以下初始电流，操作增磁开关。

将发电机短路电流升至20～25％，检查有关CT二次端子有无开路引起的跳火现象，测试二次接线极性和相序。

分级升流至1.1倍额定励磁电流。

分级下降机端短路电流至最小。

记录短路电流与励磁电流的函数值，应该是线性关系。

在机端短路电流为额定值时检查发电机定子电流定标值是否为“1”。

检查励磁电流显示值是否正确（与标准表比较）。

发电机短路试验完成后需要拆除临时连接的机端短路母排，如果不停机（3000转）情况拆短路铜排，需要断开6000V厂用电源，跳开磁场断路器，拉开整流屏交、直流隔离刀开关。

调节屏置逆变位。

在发电机出口或发电机PT柜中，将发电机三相母线挂好接地线，然后拆除发电机定子出口的短路铜排，盖好封母盖板。

7.5发变组短路试验

   主变高压侧合三相接地刀闸，将主变高压端短路并接地。

合整流屏交、直流刀闸、磁场断路器、合励磁变压器6000V断路器，观察调节屏的触摸屏（人机界面），阳极电压读数应正确，有机端电压测量故障报出。

   置逆变开关为“0”位，读机端电流应小于5％。

励磁电流应为空载电流的3～5％。

   操作增、减磁开关，调电流升至20～25％，检查有关电流互感器是否有开路和极性相序错误。

其余操作同前。

7.6厂用分支短路试验：

略。

7.7发变组空载升压试验

励磁方式6KV厂用电他励静止励磁接线方式。

合6KV厂用电断路器为励磁变压器送电，励磁调节屏选A/FCR方式。

置逆变开关为“0”，观察人机交互界面，阳极电压显示值应为6KV/额定空载电压，机端电压小于5％。

有机端电压测量故障报出。

分级增加励磁电流、调机端电压从5～120％测录机端电压对励磁电流的函数关系。

在发电机组空载升压试验完成后,需要拆除临时6KV厂用电源，恢复励磁变压器机端原接线。

如果不停机（3000转）情况下恢复励磁变压器机端原接线，需要断开6KV厂用电源，跳开磁场断路器，拉开整流屏交、直流隔离刀开关。

调节屏置逆变位。

在发电机出口或发电机PT柜中，将发电机三相母线挂好接地线，然后再恢复励磁变压器高压侧与机端原接线。

7.8发电机励磁系统空载试验

在发电机组短路试验和空载升压试验完成后，可按电站试验规程进行发电机空载试验。

起励及零起升压试验

7.8.1起励试验

7.8.1.1送上调节器装置工作电源（交流380V、直流220V），合上2台整流柜内交流刀闸1JK、2JK、直流刀闸1ZK、2ZK，调节器屏手动自动起励开关投手动，调节器屏选远方操作，合磁场断路器。

选FCR方式运行，在灭磁屏按起励按钮3秒钟，发电机应可靠起励至10%UF。

测量转子回路极性、转子电压、电流后，手动升压至发电机额定电压，检查发电机电压定标值；在控制台按手动逆变，在励磁显示屏观察励磁电流和机端电压的变化曲线。

7.8.1.2选FCR控制方式，给开机令，自动起励至10%Ifo，手动升压至额定电压。

待电压稳定后转AVR控制方式，给停机令，并录取磁场电流和机端电压的变化曲线。

7.8.1.3选AVR控制方式，给开机令，自动起励至额定电压Ugn，录取磁场电流和机端电压的起励过程曲线。

7.8.2 AVR、FCR空载整定范围试验

 分别在AVR、FCR控制方式下测定其空载整定范围，结果应符合设定参数。

本试验在7.8.1.1和7.8.1.3中进行。

7.8.3 AVR控制方式下发电机的频率特性

 改变同步发电机转数，使频率变化±3HZ，测量机端电压的变化值并计算端电压对频率的变化率。

7.8.410%阶跃响应试验与参数整定（10分钟）

发电机在空载额定工况下运行，AVR投入。

由人机界面的系统设置页选择阶跃响应参数和操作阶跃响应试验，依次从±5%到±10%进行阶跃响应试验。

并记录电压超调量、振荡次数、调节时间。

同时，记录磁场电流和机端电压的阶跃响应曲线。

如果不满意重新设置P、I、D参数再试。

7.8.5通道切换试验（10分钟）

操作调节器人机界面切换开关，检查主从通道的跟踪情况，切换是否无扰动。

1）   #1AVR↔#2AVR

2）   #1FCR↔#2FCR

3）   AVR↔A/FCR

7.8.6控制方式切换试验（1、2通道分别作）

  发电机端电压为空载额定时，在控制台做AVR↔FCR方式切换试验，调节器能平滑的切换到FCR方式运行。

7.8.7V/HZ限制试验

 发电机在空载额定工况下运行，AVR投入。

 降低同步发电机转数，当频率低于45.5HZ后,V/HZ限制应动作。

恢复发电机到空载额定工况。

升高机端电压，当机端电压高于110V后，V/HZ限制应动作。

7.8.8发电机空载灭磁试验

7.8.8.1正常停机逆变灭磁

  发电机在空载额定工况下，点停机令应能可靠逆变灭磁，在励磁显示屏的数据分析页观察励磁电流和机端电压的变化曲线。

同时录取灭磁过程的磁场电压、磁场电流和机端电压衰减时间常数曲线。

7.8.8.2手动逆变灭磁

 发电机在空载额定工况下，采用手动逆变灭磁停机，在励磁显示屏的数据分析页观察励磁电流和机端电压的变化曲线。

同时录取灭磁过程的磁场电压、磁场电流和机端电压衰减时间常数曲线。

7.8.8.3手动跳磁场开关停机

 发电机在空载额定工况下，采用手动跳磁场开关灭磁停机，在励磁显示屏的数据分析页观察励磁电流和机端电压的变化曲线。

同时录取灭磁过程的磁场电压、磁场电流和机端电压衰减时间常数曲线。

7.8.9发电机负载试验

7.8.9.1AVR、FCR、恒无功和恒功率因数整定范围试验

本试验应在被试机组及电力系统条件允许的工况下进行。

7.8.9.2AVR运行方式下,发电机电压调差率的测定

7.9发电机并网运行后的试验

7.9.1通道切换试验（10分钟）

操作调节器人机界面切换开关，检查主从通道的跟踪情况，切换是否无扰动。

1）   #1AVR↔#2AVR

2）   #1FCR↔#2FCR

3）   AVR↔A/FCR

7.9.2控制方式切换试验（1、2通道分别作）

  1）在AVR方式下，选FCR方式，调节器能平滑的切换到FCR方式运行，电压无扰动。

  2）在FCR方式下，选AVR方式，调节器能平滑的切换到AVR方式运行，电压无扰动。

  3）在AVR方式下，在控制台做恒无功方式和恒功率因数方式切换试验，调节器能平滑的切换到恒无功方式运行。

以下两项实验在系统允许时，方可试验：

3． 欠励试验（15分钟）

机组带有功P=0MW时，减少无功使欠励限制动作，记录无功值，此时再减磁，无功不再减少。

7.7.1发电机并网运行后,应根据机组及电网的要求选择调差极性和调差率。

在有功功率约为零的工况下调无功功率至额定值，

记录发电机此时的端电压。

然后断开发电机油开关，记录发电机空载电压值，并计算调差率ε。

7.7.2发电机甩负荷试验

  发电机并网运行后，分别在下列三种工况下各甩负荷一次，即解除联跳磁场断路器，人工分断发-变组主断路器，考核励磁调节器调节性能的试验

    1．0%额定有功、50%额定无功，

    2．50%额定有功、100%额定无功

    3．100%额定有功、100%额定无功。

记录甩负荷时励磁电流和机端电压的过程曲线。

7.7.3发电机负载灭磁试验

  发电机在负载额定工况下，跳发电机油开关，联动跳磁场录取灭磁过程的磁场电压、磁场电流和机端电压曲线。

录取灭磁过程的磁场电压、磁场电流和机端电压曲线。

7.8试验安全措施

  试验时如果运行人员发现有异常情况，应按运行的有关规程执行。

9.励磁系统运行中的操作

9.1励磁系统开机操作

9.1.1开机条件：

9.1.1.1机组3000转。

9.1.1.2调节屏无故障信号，灭磁屏无故障信号（有故障信号需要复位）。

9.1.1.3调节屏逆变开关在0位，灭磁屏起励电源开关投入。

9.1.2开机前运行方式的选择：

9.1.2.1运行方式选AVR（恒机端电压调节），起励以后发电机机端电压会在数十秒钟缓慢上升至额定机端电压，并等待并网操作（建压时间可以人工设定起励时间系数0.5或1）。

9.1.2.2运行方式选FCR（恒磁场电流调节），起励以后发电机端电压会停在10%空载励磁电流所对应机端电压值，经手操增磁，端电压上升至需要值。

9.1.2.3起励方式选“自动”需要在控制室DCS发开机令，励磁调节屏接收开机令后，给灭磁屏起励接触器发起励信号；投两个整流屏风机；投两个整流桥脉冲信号。

当起励电源使机端电压达到10%以上，进入励磁调节程序。

如果在十秒钟内机端压没达到10%以上，调节屏发起励失败信号，发起励失败信号以后还可以起励两次，不成功则闭锁起励功能。

9.1.2.4起励方式选“手动”（远方和现场选择都可以），可以在灭磁屏前按起励按钮，起励接触器闭合，开始起励。

励磁调节器接到起励接触器辅助接点动作信号，投风机，投整流桥脉冲，同自动方式操作。

9.2励磁系统运行操作

当发电机并网后，即进入运行操作。

运行操作有四种方式：

9.2.1电流调节（FCR）：

操作增减磁可调节励磁电流至需要值，需配合有功调节来改变励磁电流。

此运行方式只能保证励磁电流稳定。

（当PT断线可选此方式运行）

9.2.2电压调节（AVR）：

操作增减磁可调节机端电压至需要值，此运行方式能保证机端电压稳定，是最常用的一种运行方式。

当PT断线后计算机会利用另一台计算机的PT信号，当两台PT都断线后，正在运行的计算机自动转入FCR（磁场电流调节）方式运行。

9.2.3恒无功（Q）调节方式：

发电机并网后，才可以选恒无功或恒COSØ调节。

9.2.3.1如果选恒无功（Q）调节方式，励磁调节屏将维持发电机无功功率稳定。

此运行方式一般在0时~6时运行为好。

9.2.3.2如果选COSØ调节方式，励磁调节屏将维持发电机端电压超前机端电流固定角度，即COSØ不变。

9.3励磁系统停机操作：

当发电机正常解列后需要停机操作

      首先，操作无功减载，无功功率会缓慢减少至零，待操作发电机解列后（分断发电机出断路器），给励磁调节屏一个停机信号，励磁调节屏将自动顺序执行下列操作：

首先逆变灭磁，3秒钟后切除脉冲回路，整流桥停止工作，然后停风机，将当前运行参数存盘，等待下一次开机。

      灭磁开关是否分断，由运行人员自定。

10．励磁系统运行监护

当出现励磁故障报警信号，应到现场，打开故障页看是何种故障，根据故障大小确定何时维修。

11．励磁系统检修

11.1定期检查主回路铜排连接是否可靠，控制接线是否松脱。

11.2工控机小风扇定期加油或换新。

11.3工控机小风扇滤网定期清洗。

11.4整流屏风机轴承定期换新。

11.5灭磁开关主触头、弧触头定期修平。

11.6灭磁开关灭弧罩定期检查是否熔接，如果熔接应清除金属熔渣。

（每发生一次故障跳闸，都要检查）

12励磁系统运行注意事项

励磁系统形式

机端电压源晶闸管整流器静态励磁系统。

励磁系统组成

励磁变压器、励磁调节屏、晶闸管整流屏2面、灭磁屏及转子过电压保护屏。

励磁调节屏操作中的注意事项

励磁调节屏在调节中，以控制室操作为主。

当出现1台工控机死机故障，上位机触摸屏中的1号或2号计算机将显示红色的“停”字，并报出通讯故障。

此时不可以采用关闭工控机电源重新上电的方法来恢复工作，此方法会造成工控机板卡MIC-2718和MIC-2750的损坏！

！

正确的方法是：

采用工控机硬复位方法，即手按CPU板MIC-2340小面板上部的RESET小黑钮，工控机经过25秒自检后进入备用工作状态，上位机触摸屏中的相应计算