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10励磁装置检修工艺规程7要点

宁夏沙坡头水利枢纽有限责任公司企业标准

QB/SPT201-00.07-2009

励磁装置检修工艺规程

宁夏沙坡头水利枢纽有限责任公司发布

1题内容与适用范围

2引用标准

3设备范围和设备技术参数

3.1发电机励磁系统技术参数

3.2河床机组励系统技术参数

3.3南、北干机组励磁系统技术参数

4检修周期与工期

5检修前的准备工作

6检修项目与质量标准

6.1维护检查项目与质量标准

6.2大修项目与质量标准

7检修工艺、试验方法与质量标准

7.1屏柜及内部装置清扫

7.2盘柜内元件的检查

7.3设备机械结构检查

7.4继电器、变送器及表计校验

7.5励磁系统的静态试验（开环试验）

7.5.1外围回路检查

7.5.2励磁设备通电前检查及设备通电

7.5.3小电流试验

7.5.4发电机励磁调节器模拟量校验

7.5.5开入量、开出量检验。

7.5.6发电机励磁调节器功能模拟试验

7.5.7励磁系统其他机柜静态试验

7.6调节器开机后的空载试验（整体闭环试验）：

7.6.1零起升压试验

7.6.2阶跃响应试验

7.6.3自动升压试验

7.6.4运行方式切换试验

7.6.5电流闭环阶跃响应试验

7.6.6PT断线模拟试验

7.6.7空载容量下逆变灭磁试验

7.6.8V/F限制试验

7.6.9空载跳灭磁开关试验

7.7并网试验

7.7.1校验P、Q测量

7.7.2运行方式切换试验

7.7.3过励、欠励限制模拟试验

7.7.4甩负荷试验

图1空载5%电压阶跃试验波形

图2100%电压自动升压试验波形

图3-1空载电压闭环、电流闭环切换试验波形

图3-2空载电压闭环下A、B套切换试验波形

图4空载5%电流阶跃试验波形

图5空载PT断线试验波形

附图6空载逆变试验波形

附图7空载V/f限制试验波形

附图8空载额定跳灭磁开关试验波形

附图9-1负载电压闭环下A、B套切换试验波形

附图9-2负载电压闭环、电流闭环切换试验波形

附图10负载过励试验波形

附图11负载欠励试验波形

附图12甩负荷试验波形

附：

参数整定

1题内容与适用范围

1.1本规程根据《大、中型水轮发电机静止整流励磁及装置运行检修规程》DL491/92要求，结合本厂具体情况编写。

1.2本规程适用于宁夏沙坡头水力发电厂发电机励磁系统标准项目的检修

1.3宁夏沙坡头水力发电厂检修人员掌握本规程，运行人员及技术管理人员应了解本规程。

2引用标准

2.1SD299《大、中型水轮发电机静止整流励磁装置技术条件》

2.2GB7409-97《大中型同步发电机励磁系统基本技术条件》；

2.3《SAVR-2000微机型励磁调节器技术手册》

2.4《沙坡头水力发电厂发电机励磁系统投运报告》（南瑞厂家）

3设备范围和设备技术参数

3.1发电机励磁系统技术参数

机组名称

1G-4G

励磁电流

870A

320A

210A

励磁电压

390V

125V

135V

励磁方式

静止可控硅自并励

无功功率

15MVar

1.6MVar

0.65MVar

3.2河床机组励系统技术参数

励磁变压器技术参数：

名称

参数

名称

参数

型号

ZSCB9—1250/10.5

额定容量

1250KVA

额定电流

68.7A/913.5A

接线组别

Yd11

额定电压

10.5kV/790V

冷却方式

生产日期

2003年9月

生产厂家

海南金盘特种变压器厂

晶闸管元件参数：

型号

5STP28L

额定输出电压

360V

双桥输出电流

3170A

单桥额定输出电流

﹥1800A

正反向重复峰电压

4000V

均流系数

0.8

灭磁开关参数：

型号

E2N/E1600A/1000V

型式

能量转移型

额定电压

1000V

额定电流

1600A

过载电流

40kA×1s

生产厂

ABB公司

3.3南、北干机组励磁系统技术参数

北干励磁变压器技术参数：

名称

参数

名称

参数

型号

ZSC9—160/6.3

额定容量

160KVA

额定电流

14.7A/335.7A

接线组别

Yd11

额定电压

6.3KV

冷却方式

生产日期

2003-9

生产厂

广州特种变压器厂

南干励磁变压器技术参数：

名称

参数

名称

参数

型号

ZSC9—100/6.3

额定容量

100KVA

额定电流

9.16A/209.9A

额定电压

6.3KV±2×2.5%

接线组别

Yd11

冷却方式

AN（自然风冷）

生产日期

2003-11

生产厂

广州特种变压器厂

灭磁开关技术参数：

名称

参数

名称

参数

型号

GXWM-650

额定电压

220V

额定电流

400A

操作电压

DC220V

分闸线圈

DC220V

生产厂

常州国星电器厂

晶闸管元件技术参数：

名称

参数

名称

参数

型号

KP5000A/2000V

均流系数

0.56

额定输出电流

1800A

额定输出电压

500V

4检修周期与工期

检验类别

检验周期

工期

备注

维护

一周

视设备运行情况而定

检修

一年

10天

其它检修项目视情况而定

5检修前的准备工作

5.1准备好检修中所需要的备品备件及辅助材料

5.2准备并落实检修中所需的合格的仪器仪表、工具、设备

5.3编写检修组织、安全技术措施

5.4准备好检查处理记录表格及图纸、资料

5.5做好人员组织和其它工作

6检修项目与质量标准

6.1维护检查项目与质量标准

序号

小修项目

质量标准

验收等级

盘内清扫

无灰尘及油垢

班组

端子紧固

接线无松动，标号齐全

班组

调节器电源是否正常

应无异常。

部门

继电器检查

接点无明显烧损，接线牢固可靠

班组

开关、按钮检查

动作灵活可靠，不发卡

班组

电源检查

电源模块工作正常，输出良好

班驵

调节器插板接插是否正常

接插正常

部门

绝缘测试

回路绝缘在5MΩ以上

班组

6.2大修项目与质量标准

序号

大修项目

质量标准

验收等级

调节器清扫检查

设备无爬电现象,各部无异常

部门

调节器绝缘测试。

用500V摇表，不小于1MΩ

部门

调节器静态试验

各单元静态参数测试合格，满足运行要求

部门

电流互感器伏安特性试验

参阅《电流互感器检验规程》

部门

开入量、开出量检查

参阅模件系统开入、开出量的相关要求

部门

调节器整体开环试验

满足SAVR-2000微机型励磁调节器技术手册》的要求

部门

调节器整体闭环试验

应满足发电机各种工况运行时的要求

电厂

7检修工艺、试验方法与质量标准

7.1屏柜及内部装置清扫

励磁调节器、可控硅整流柜及其它励磁机柜长期运行中会积落灰尘，首先对设备进行清洁，在清扫后，不可有明显的灰尘颗粒。

7.2盘柜内元件的检查

检查各控制开关、按钮是否动作正常、无卡塞。

用万用表检查各开关、按钮接点是否接触良好。

7.3设备机械结构检查

设备的机械结构检查主要检查柜内所有连接螺丝的紧固情况，包括柜内两侧端子螺丝、功率柜铜排连接、调节器同步背板上端子螺丝、SAVR的MBD201模拟量板上的CT端子螺丝以及插箱的穿墙端子两面螺丝等。

对于设备螺丝紧固和灰尘清扫可以同步进行。

检查所有多芯插把是否结合紧密，不合格的应旋紧或插牢。

7.4继电器、变送器及表计校验

将励磁调节器、FLZ可控硅整流柜、FLC操作柜等柜内所有继电器分别取下，按照相应的继电器效验要求，接上相应等级的工作电压，检查继电器中所有常开、常闭结点的动作及接触情况。

在取下柜内继电器时，要详细记录各个继电器的电压等级，保证继电器检验后，各个电压等级继电器放回正确位置。

7.5励磁系统的静态试验（开环试验）

7.5.1外围回路检查

将调节器内部元件清扫干净，并检查元器件连接点焊接是否牢固，没有虚焊现象，元器件没有损坏。

检查SAVR2000发电机励磁调节器、FLZ可控硅整流装置、FLK灭磁开关装置、FLR非线性灭磁及过压保护装置等机柜与外围系统及设备的接线、接口，其中包括电源，开关量输入、开关量输出，PT、CT回路（PT无短路,CT无开路），同步回路，脉冲输出回路及主回路接线，无任何错线，与设计图纸相符合。

检查项目附表一：

检查项目

标准

励磁装置端子外部接线检查（确认外部接线没有多接、少接或错接等）

正确

励磁装置接入电源检查（确认电源的类别、容量及直流电源的正负等）

正确

PT、CT回路检查（确认三相电压、电流的相位、极性等）

正确

同步回路检查（确认同步变压器型号、接法等）

正确

脉冲回路检查（确认脉冲盒内部正常、脉冲端子接线正确等）

正确

开关量输入检查（确认输入节点为无源干节点等）

正确

开关量输出检查（确认输出节点正确、外部信号电源无串电）

正确

励磁一次主回路检查（确认主回路接线正确）

正确

灭磁回路检查（确认灭磁电阻接在转子侧、灭磁开关接线正确等）

正确

10.

过压保护回路检查（确认过压电阻配置、接线方向正确等）

正确

11.

初励回路检查（确认初励电源的类别、容量及输出的正负极性等）

正确

12.

其他回路检查

正确

7.5.2励磁设备通电前检查及设备通电

通电前，励磁系统机柜作外观、机械结构、插件、元件检查，无任何异常；检查一、二次回路对地绝缘满足要求；通电前测量电源负载电阻，机柜符合通电条件；通电后测量电源电压值，一切正常。

检查项目附表一：

检查项目

标准

装置外观检查

正确

装置机械结构检查

正确

装置插件及元器件检查

正确

装置内部接线紧固检查

正确

装置端子紧固检查

正确

测量数据（参考）附表二：

测量项目（负载电阻）

参考数据（Ω）

SAVR2000

调

节

器

负

载

调节器交流电源1负载电阻（DK1合）

8.5

调节器交流电源2负载电阻（DK2合）

8.3

调节器直流电源负载电阻（DK3合）

34.2K

24V1开关量输入电源负载电阻

837

24V2开关量输入电源负载电阻

832

24V3继电器电源负载电阻

68/68

24V4脉冲电源负载电阻

1.783K/1.784K

测量项目（电源电压）

参考数据（V）

SAVR2000调

节

器

电

源

A套电源合

调节器交流电源1（DK1合）

223

调节器直流电源（DK3合）

221

+5V（工控机界面观察）

4.94

+12V（工控机界面观察）

12.42

-12V（工控机界面观察）

-12.31

24V1开关量输入电源电压

24.57

24V2开关量输入电源电压

23.38

24V3继电器电源电压

23.28

24V4脉冲电源电压

24.62

B套电源合

调节器交流电源2（DK2合）

223

调节器直流电源（DK3合）

221

+5V（工控机界面观察）

4.95

+12V（工控机界面观察）

12.75

-12V（工控机界面观察）

-12.51

24V1开关量输入电源电压

24.65

24V2开关量输入电源电压

24.43

24V3继电器电源电压

24.25

24V4脉冲电源电压

24.64

7.5.3小电流试验

用厂用交流380V作为可控硅柜他励电源和SAVR-2000调节器同步信号源，在发电机励磁调节器1001端子上送入机端电压（如下图）。

可控硅带滑线变阻器作负载，做小电流试验。

将SAVR-2000调节器置为定角度控制方式，通过增、减磁按钮改变触发角度，用示波器观察到：

可控硅功率桥能可靠触发，可控硅输出波形触发一致性较好，可控硅输出波形与调节器输出控制角一致，调节器根据电压给定值与测量值能够实现闭环调节功能（此时需将调节器置电压闭环控制方式）。

安全措施及方法：

做小电流试验时，应断开励磁可控硅柜交流刀闸、直流刀闸或相应开关，确保可控硅柜与励磁主回路隔离；严禁可控硅阳极交流电源加入到励磁变压器副边或励磁机定子，严禁可控硅直流输出电压加入到发电机转子。

输出电压（参考数据）

功率柜交流侧

输入电压（V）

AC54V

调节器控制角α

30°

60°

90°

110°

1#功率柜直流输出电压（V）

调节器A套

36.1

10.75

1.98

调节器B套

59.9

35.7

10.18

1.68

2#功率柜直流输出电压（V）

调节器A套

60.1

36.7

10.63

1.92

调节器B套

59.9

35.9

10.01

1.65

7.5.4发电机励磁调节器模拟量校验

在发电机励磁调节器1001端子上送入三相电压，1002端子上送入三相电流，模拟发电机励磁专用PT、仪用PT、发电机定子CT、发电机转子CT二次侧输出。

其中发电机定子CT二次侧输出额定值为：

IFN/发电机定子CT变比=1772/（2000/1）=0.886（A）；

其中可控硅交流三相CT二次侧输出额定值为：

ILN×0.816/交流三相CT变比=870×0.816/（300/1）=2.366（A）；

当加入定子电压、定子电流为二次额定值，电压电流相位角为0度时，励磁调节器检测机端电压（UF1、UF2）为100%，定子电流为100%，有功为额定视在值，无功为0。

当加入发电机转子电流为二次额定值（模拟可控硅交流三相副边CT二次侧输出），励磁调节器检测转子电流为100%。

通过工控机监控界面观测定子三相电压测量值、定子三相电流测量值及发电机转子测量值，显示正确。

安全措施及方法：

（1）加入电压、电流时，应将端子上的短接片打开，严禁加到外回路；

（2）加入电压、电流时,电压最大值不能超过150V,电流最大值不能超过5A。

工控机界面显示

A套

B套

工控机界面显示

A套

B套

A相定子电压（%）

99.58

99.24

A相定子电流（%）

99.58

100.24

B相定子电压（%）

99.58

99.21

B相定子电流（%）

99.31

99.28

C相定子电压（%）

99.47

99.96

C相定子电流（%）

99.21

99.01

定子电压（%）

99.50

100.08

定子电流（%）

99.31

A相有功

9.51

9.57

PT2电压（%）

99.55

99.63

B相有功

9.67

9.63

A相转子电流（%）

100.11

100.32

C相有功

9.75

9.73

B相转子电流（%）

100.11

100.26

有功功率

28.94

28.90

C相转子电流（%）

93.24

106.06

cosф=1

P有功

33.84

33.85

cosф=0

P有功

-0.11

Q无功

0.28

0.40

Q无功

33.89

33.85

7.5.5开入量、开出量检验。

用调试笔记本与工控机的串行通讯口连接，通过笔记本在线显示，检查励磁系统的各种操作及运行状态的正确性。

可参考励磁系统原理图进行励磁系统进入开入和开出量模件的检查。

开关量

输入

信号名称

开关量

输出

信号名称

远方增磁

调节器告警

远方减磁

调节器综合限制

预留

风机控制

远方开机

初励控制

远方停机

机端》20%

95%转速

预留

油开关合位

起励失败

系统电压跟踪

PT断线

#1功率柜故障

过励限制

X10

#2功率柜故障

Y10

欠励限制

X11

PSS投/退

Y11

强励限制

X12

MK常开节点

Y12

V/F限制

X13

MK常闭节点

Y13

逆变失败

X14

预留

Y14

功率柜故障

X15

就地开机　

Y15

调节器A套故障

X16

就地停机

Y16

调节器B套故障

7.5.6发电机励磁调节器功能模拟试验

7.5.6.1空载给定值上下限检查

模拟空载状态，分别在电压闭环和电流闭环控制方式下，通过操作面板增、减磁按钮观测电压给定值、电流给定值的上下限。

结果与设定值相符。

7.5.6.2负载给定值上下限检查

模拟并网状态，分别在电压闭环和电流闭环控制方式下，通过操作面板增、减磁按钮观测负载时电压给定值及电流给定值上下限。

结果与设定值相符。

7.5.6.3逆变模拟试验

投调节装置面板“就地停机”按钮，观察调节器输出控制角为逆变角度，可控硅直流输出波形为逆变波形，动作正确。

7.5.6.4PT断线模拟试验

将调节器置A套为主套，断开调节器1001-1，3，5某相，调节器切换为B套，并报出“PT断线”信号；

恢复A套断线后，将调节器置B套为主套，断开调节器1001-9，11，13某相，调节器切换为A套，并报出“PT断线”信号。

7.5.6.5过励、欠励限制模拟试验

分别模拟送入过励、欠励限制动作无功值，观察过励、欠励限制动作正确。

7.5.6.6调节器其他功能模拟试验

7.5.7励磁系统其他机柜静态试验

可控硅柜风机控制及快熔信号模拟试验；灭磁开关柜灭磁开关控制分合试验；励磁回路有关逻辑控制试验等。

7.6调节器开机后的空载试验（整体闭环试验）：

（试验条件：

各设备均已恢复接线，机组达到额定转速，具备加励磁升压条件）

7.6.1零起升压试验

发电机励磁调节器置电压闭环控制方式，将电压给定值调至10%UFN，发现地开机令，发电机定子电压被建至10%UFN，通过增磁按钮，手动将发电机电压增至100%UFN；再通过减磁按钮，将发电机电压减至10%UFN。

调节过程平滑稳定，数据记录如下：

Uf（%）

10.12

29.99

50.15

70.73

89.86

Ug（%）

10.12

29.96

50.11

70.05

89.99

α（º）

81.68

83.87

84.63

84.31

84.46

IL（A）

41.95

120.82

194.90

263.15

356.35

Uf（%）

99.93

90.06

49.88

30.04

10.01

Ug（%）

100.01

90.01

49.90

30.01

10.00

α（º）

84.33

84.77

84.47

83.21

81.49

IL（A）

441.05

355.35

194.90

120.82

41.95

7.6.2阶跃响应试验

调节器置电压闭环控制方式，升发电机机端电压至90%UFN，通过计算机键入命令，做±5%UFN阶跃响应试验，修改PID参数，观察调节性能，并分析波形最终选取一组整定参数:

参考（KP=80H,KI=40H，KD=00H，）试验波形参阅附图1。

阶跃方向

超调量

调节时间

振荡次数

上阶跃

<15%

<0.3秒

0次

下阶跃

<10%

<0.3秒

0次

7.6.3自动升压试验

自动开机操作，控制台给出开机令，励磁调节器自动升压至100%UFN，试验波形参阅附图2。

7.6.4运行方式切换试验

将调节器置“电压闭环”控制方式，做A、B套切换试验，电压无扰动；将调节器置由“电压闭环”控制方式切换为“电流闭环”控制方式，电压无扰动；试验波形参阅附图3。

7.6.5电流闭环阶跃响应试验

将调节器置“电流闭环”控制方式，通过工控机试验窗键入命令，做±5%ILN阶跃响应试验，调节性能良好。

试验波形参阅附图4。

7.6.6PT断线模拟试验

将调节器置A套为主机，断开调节器1001-1，3，5某相，调节器切换为B套，机端电压无扰动，然后恢复断线。

将调节器置B套为主机，断开调节器1001-9，11，13某相，调节器切换为A套，机端电压无扰动，然后恢复断线。

试验波形参阅附图5。

7.6.7空载容量下逆变灭磁试验

操作调节器“就地停机”控制按钮，调节器自动逆变灭磁，试验波形参阅附图6。

7.6.8V/F限制试验

机组转速下降，当频率低于47.5HZ时，V/F限制开始动作，此时增磁按钮无效，试验波形参阅附图7。

7.6.9空载跳灭磁开关试验

机端电压和转子电流保持在额定值，通过DCS直接分灭磁开关。

灭磁开关可靠动作，试验波形参阅附图8。

7.7并网试验

7.7.1校验P、Q测量

退出过励限制、欠励限制功能（通过修改工控机界面参数窗内“过励、欠励退出”参数，使之为“1”），机组并网后，带一定负荷下,校验P、Q采样值,与实际值相符。

试验完成后恢复发电机励磁调节器过励限制、欠励限制功能。

7.7.2运行方式切换试验

在调节器面板上作手动切换（A套切至B套和B套切至A套），切换过程中机端电压和无功无波动。

调节器由电压闭环切换至电流闭环控制方式，切换过程中机端电压和无功无波动。

在电流闭环控制方式下增、减励磁，无功平滑变化，无摆动。

试验波形参阅附图9。

7.7.3过励、欠励限制模拟试验

机组带负荷20.42MW，通过增磁按钮增加无功至8MVAR（若临时设定过励值为8MVAR，则试验完成后恢复），20秒后，调节器过励限制动作，此时增磁按钮无效。

通过减磁按钮减少无功，过励限制返回，增磁按钮功能恢复，试验波形参阅附图10。

机组带负荷20.42MW，通过减磁按钮减少无功至2MVAR（若临时设定欠励值为2MVAR，则试验完成后恢复），调节器欠励限制动作，此时减磁按钮无效。

通过增磁按钮增加无功至欠励限制返回，减磁按钮功能恢复，试验波形参阅附图11。

7.7.4甩负荷试验

分四次进行。

机组带负荷22MW，甩负荷，机组频率低于45HZ，调节器逆变灭磁。

试验波

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