UNITROL 5000现场试验大纲.docx

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UNITROL5000现场试验大纲

UNITROL®5000静态励磁系统

试验大纲

1、概述

1.1适用范围

1.2适用标准

2、安全说明

2.1调试人员的资质要求

2.2安全规程

2.3环境要求

2.4紧急情况下的处理

3、调试准备

3.1资料

3.2工具仪器

3.3软件

3.4现场试验准备工作

4、调试

4.1静态调试

4.1.1硬件配置

4.1.2目击检查

4.1.3布线检查

4.1.4绝缘测试

4.1.5磁场电阻测量

4.1.6电源回路检查

4.1.7PC通讯

4.1.8逻辑控制功能测试

4.1.9输入模拟量校核

4.1.10输出模拟量校核

4.1.11保护功能测试

4.1.12CROWBAR试验

4.1.13整流桥试验

4.2空载试验

4.2.1调节器/限制器参数优化

4.2.2短路特性试验

4.2.3空载特性试验

4.2.4起励

4.2.5第一次开机

4.2.6电压校核

4.2.7励磁电流调节器（手动通道）

4.2.8灭磁试验

4.2.9自动电压调节器（自动通道）

4.2.10跟踪控制

4.2.11V/f限制试验

4.2.12电压调节器实时参数监视

4.2.13最小励磁电流限制器

4.3并网

4.4电网在线试验

4.4.1准备工作

4.4.2参数校核

4.4.3自动通道静态试验

4.4.4调节器参数优化

4.4.5在线跟踪控制试验

4.4.6甩负荷试验

4.4.7限制器

4.4.8监视

4.4.9PSS

4.4.10手动限制

4.4.11叠加控制

4.4.12转子温度测量

4.5结束工作

5.附件

5.1调试报告

5.2参数表

1、概述

1.1适用范围

本手册适用于UNITROL5000励磁系统的调试。

由接受过ABB公司UNITROL5000励磁系统培训

的具有一定资质的人员使用。

本手册详细包含了确保励磁系统成功投运所必须进行的各项试验的调试方法、步骤。

附件包括了本项目的试验报告及参数信号表。

本手册只包含本项目使用到的软件41.305及以上版本的标准系统功能,如调节、限制、保护和监视等功能。

本项目未使用的功能不再表述，需要了解者请参考相关资料。

1.2适用标准

GB/T7409.3-1997同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求

DL/T583-1995大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件

DL489-92大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置实验规程

2、安全说明

2.1调试人员的资质要求

只有参加过ABB公司UNITROL5000励磁系统培训并且获得资质证书的人员才能调试本励磁系统。

调试工程师须具有励磁系统调试的经验，并且具有理解本励磁系统主要的软件功能、参数；修改软件；熟悉使用CMT工具；熟悉可控硅等半导体器件的应用；熟悉示波器、信号发生器等试验仪器工具等能力。

调试工程师有责任保证调试期间个人及电站设备的安全。

2.2安全规程

调试工程师需对其行为负责。

进行任何工作需要考虑到现场的特殊情况，本手册只能反应通用事项。

所有现地操作必须严格观察。

做好现场的各种安全措施。

在励磁系统内工作时要做好安全警示符号。

柜内所有带电电路必须严格核实其电压等级并了解其来源，以便紧急情况下切断电源。

在励磁系统内工作时要特别小心，要避免接触到带电部分。

辅助电源回路中必须安装断路器或电流型保险丝。

励磁系统运行时避免在功率单元区域工作。

保护功能及励磁系统的跳闸回路均只有在灭磁开关控制电源投入的情况下有效。

因此，要保证励磁系统运行时蓄电池电源不要中断。

如果不遵守安全操作，可能会导致严重的人身或材料损坏。

如果需要做的调试工作不执行或部分执行，有可能会发生较大代价的损坏。

特别要注意功率柜内的灰尘及脏物的处理，以避免尖峰过电压引起严重损坏。

2.3环境要求

周围空气温度最高+40℃,最低-10℃。

空气相对湿度,5%~85%

无爆炸危险及干净的环境中。

空气中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃，以及在无较大振动或颠簸的地方。

2.4紧急情况下的处理

所有人员都必须清楚灭火器所处的位置及操作方法并且知道紧急出口通道所在。

CO2型灭火器适用于扑灭电器火灾。

泡沫灭火器不适用于扑灭电器火灾，可用于人或实物。

紧急情况下，励磁停机并关掉所有电源，在带电情况下只能用CO2型灭火器灭火。

3、调试准备

3.1资料

通用资料：

*UNITROL5000调试说明书

*CMT手册

*本项目的参数信号表

*所有印刷线路板的数据表

项目专用资料：

*调试报告

*励磁系统电路原理图

*软件图纸

*运行说明书

*维护和故障查找说明书

其它资料：

*所有UNITROL5000励磁器件的技术性能数据表

*需要现场调试的设备技术性能数据表

*发电机数据

*调试报告以外的特殊系统试验

3.2工具仪器

*安装有CMT（或GAD）软件的电脑

*CMT工具硬件（适配器、光纤电缆）

*示波器

*万用表

*转子故障接地检测器用400V电压等级电容

*小型手用工具

*转子故障接地检测器用电阻

*精密可调电容箱

*精密可调电阻箱

*导线、短路夹等

3.3软件

*CMT软件

*CMT帮助文件dhlen.txt

*软件文件UN41d307.rom

*应用程序文件LUBUGE.QOA

*参数文件LUBUGE.QOP

3.4现场试验准备工作

*励磁柜体及励磁变压器安装就位

*励磁系统内部互联工作

*励磁系统交流主电源输入连接

*励磁系统直流电源输出连接

*励磁系统与监控系统、保护系统等外围信号的接口

*辅助电源接入

4、调试

通常，调试过程按以下步骤进行：

1、发电机处于静止状态，所有辅助电源退出。

工作：

安装励磁系统，布线并点对点检查

2、发电机处于静止状态，所有辅助电源投入。

工作：

励磁系统对外接口试验

励磁系统的主要功能试验

整流桥试验

3、发电机处于额定转速，发电机保护投入

工作：

初始励磁；自动通道、手动通道试验

4、并网发电，发电机保护投入

工作：

发电机通道控制、监视、限制等试验

4.1静态调试

4.1.1硬件配置

检查并确保现场安装的励磁装置硬件配置与出厂试验报告相符。

比较带有过载保护且整定可调的断路器设定是否与出厂试验报告相符。

4.1.2目击检查

检查运输过程中励磁装置是否有损坏；

检查励磁柜是否正确、完整地安装，确保无外界物体保留在功率区域；

检查励磁系统的接地电缆/母排的横截面积；

检查励磁系统的接地电缆/母排的长度及安装位置；

确保励磁柜内接地连接到指定的接地点；

确保大功率区域（整流器、灭磁开关、灭磁电阻、起励回路）的连接正确安全牢固；

核实励磁装置安装的环境温度、湿度、振动是否满足设计要求；

检查柜门密封性能及照明；

检查所有外部连接如机械固定、接地等是否正确。

4.1.3布线检查

通常,励磁系统出厂时已经过试验。

在现场，大电流、高电压部分仍需要点对点进行检查。

检查的主要内容有：

*励磁柜与励磁变压器的连接

*交流母排与各整流桥的连接

*灭磁开关与发电机转子的连接

*自用变压器的连接

*过压保护装置的连接

*起励回路的连接

*CROWBAR与灭磁电阻的连接

*灭磁开关的连接

*转子接地检测装置的连接

*励磁电压/电流变送器的连接

*励磁系统与外围系统的连接电缆为现场安装，需要点对点检查：

*励磁系统至中控室的数字/模拟型的输入/输出信号；

*发电机保护回路与励磁系统相互之间的跳闸信号；

*发电机主断路器的辅助接点信号；

*发电机端的三相PT和CT信号；

*核实CT的容量、变比

*核实PT的正确相序和CT的极性；

4.1.4绝缘测试

绝缘测定及介电强度试验

4.1.4.1测试要求

a．与发电机励磁绕组回路直接连接的所有回路及设备的绝缘电阻值应不低于lMΩ；

b．交流操作回路的绝缘电阻值应不低于lMΩ；

c．直流操作回路的绝缘电阻值应不低于lMΩ。

4.1.4.2绝缘电阻的测量部位应是不同带电回路与柜体接地标志之间。

4.1.4.3测量用仪表

根据标准要求:

100V-500V以下回路，使用500V兆欧表；

4.1.4.4介电强度试验

测试要求：

交流试验电压应为正弦波，频率为45HZ～50HZ，在规定的试验电压值下持续时间为1分钟，应不产生绝缘损坏或闪络现象。

a.与发电机励磁绕组回路直接连接的所有回路及设备:

当UfN≤500V，试验电压为10×UfN且不低于1500V；（UfN发电机额定励磁电压）

b．交流操作回路:

试验电压为2倍操作电压+1000V，但不小于1500V；

c．直流操作回路:

试验电压为2倍操作电压+1000V，但不小于1500V。

4.1.4.5闪络击穿试验装置，击穿电流整定在20mA。

4.1.4.6主回路试验方法及步骤:

a.准备相关设备仪器

b.断开与转子回路的连接

c.手动闭合灭磁开关

d.连接整流桥三相交流输入及两极直流输出

e.断开起励接触器

f.解开脉冲电缆

g.励磁变压器初级拉临时接地电缆

4.1.4.7试验注意事项

a.现场耐压试验不允许再次施加出厂试验电压

b.进行发电机转子耐压试验时,励磁回路必须与之断开

c.用户必须确保所有外围引入电气连接的绝缘测试合格

4.1.5磁场电阻测量

为保证磁场电阻的可靠测量,需要特殊的仪器设备。

试验步骤：

断开转子回路，直接在滑环处测量励磁绕组电阻。

也可根据公式Rf=Ufn/Ifn进行辅助检查。

4.1.6电源回路检查

本励磁系统共有六路电源需要检查：

a.来自于励磁变压器的交流自用电源

b.厂用辅助电源（AC380V,三相四线）

c.直流第1路蓄电池电源（DC220V）

d.直流第2路蓄电池电源（DC220V）

e.直流第3路蓄电池电源（DC220V）

f.直流起励电源（DC220V,40A）

g.调节器内部使用的DC24V电源

步骤：

a．根据电站电源系统配置核实送入励磁装置的电源电压等级；

b．核实各路电源的负载要求（如断路器容量，熔丝容量；

c．核实断路器在短路情况下的分断能力；

d．检查电源的电压等级、极性或相序；

e．检查每路电源回路是否存在短路现象，正常时方可通电；

4.1.7PC通讯

励磁系统运行所需要的软件在出厂试验时已经下载到COB板的RON芯片中。

步骤：

a．在电源关断情况下，插入适配器SNAT624及光纤电缆，进行电脑和励磁通道的连接；

b．励磁调节器投入电源；

c．启动电脑及CMT工具；

d．利用CMT检查下载软件的版本是否与出厂试验报告相符；参数：

11203CNTSWVERSION

e．检查下载的基区软件版本号；参数：

11204CNTBOOTSWVER

f．检查下载软件的次级状态号；参数：

11205SWSUBSTATUS

g．上传参数表，检查配置参数及系统参数；

h．设置参数2504FB_APPL_ENABLE为1，激活应用程序；

i．下传参数表并执行命令11201BACKUPSTOREMODE

j．保存参数并保存成硬盘文件。

4.1.8逻辑控制功能测试

试验目的：

保证励磁系统安全地开停机，实现运行中正常的切换，报警和跳闸功能

试验准备：

机组处于静止状态；可控硅整流桥、起励回路无电源；所有切断的电源必须做好标记防止误操作导通；风机电源临时取自厂用电

试验内容：

a．远方/近方操作

通过CMT、SPA、LCP检验远/近方操作切换功能

b．灭磁开关操作

根据硬件、软件图纸核实灭磁开关远方/近方操作分合的正确性。

检查所有相互闭锁和跳闸的关系及条件

c．起励回路

核实起励回路的控制逻辑。

核实起励失败后是否跳闸。

起励失败时间整定参数为：

305FLASHMAXTIME

d．CROWBAR触发回路

在灭磁开关分闸时检查用于控制灭磁触发的继电器动作是否正常；

专项CROWBAR试验将专门进行。

e．跳闸回路

模拟通过软件进行励磁系统跳闸的回路控制；

模拟通过硬件布线方式进行励磁系统跳闸的回路控制；

模拟来自于励磁系统外部的跳闸命令控制；

核实励磁跳闸命令是否送到发电机保护装置；

f．报警回路

检查每一路内部报警信号及是否在LCP上显示；

核实所有电源报警电路。

g．与监控系统的接口

检查试验所有的输入/输出开关量信号；

检查试验所有的模拟量输入/输出信号；

h．整流器控制

检查每个整流桥的故障输入

检查每个通道运行下的风机控制

检查每个整流桥报警或故障的条件

4.1.9输入模拟量校核

在本项目中,只用到了一路模拟量输入。

即无功给定信号，输入4~20mA，负荷电阻500欧，转换成电压为2~10V输入。

相应的参数为：

104AI1HIGHVALUE

105AI1LOWVALUE

106AI1LIVEZERO

最大值与最小值用于将模拟输入电压换算成软件内部所需要的数值。

例如：

104=10000，那么输入10V电压时软件内部转换后的数值为10000，最小值的设定类同。

当输入电压低于106参数所设定的数值时，会产生报警信号。

以下举例说明：

4.1.10输出模拟量校核

在本项目中，提供了五路模拟量输出，分别为电压给定AO1，励磁电流AO2，励磁电压AO21，转子温度AO22，有功功率AO24，输出电压范围为：

0~10V

输入输出之间的相互转换关系按照以下公式进行：

Uout=（A01.[IN]+A01_OFFSET_REL）（A01_NOMINAL_V/A01_NOMINAL_VAL）

Uout为输出电压

A01.[IN]为软件内部参数实时值

A01_OFFSET_REL偏移数值

A01_NOMINAL_V对应于A01_NOMINAL_VAL时的输出电压

A01_NOMINAL_VAL连接到输出模拟量输出端口的额定数值

根据项目的实际需要，分别对该五项参数进行整定。

需要整定的参数参见参数信号表。

4.1.11保护功能测试

励磁装置本身具有一定的保护功能，尽可能情况下对其保护性能进行试验，并记录好相关配置参数。

4.1.11.1整流桥电源过电压保护及电源消失保护

整流桥阳极投入试验电源，调整相应的保护动作设定值进行试验；

4.1.11.2整流桥超温保护

正常情况下根据工厂试验配置,试验时减少相应的保护动作值验证；

4.1.11.3瞬间/反时限励磁过流保护

配置必须考虑到转子、励磁变压器、励磁整流器的最大承受能力，试验方法可通过模拟的方法，在CT负荷电阻上外加电压。

4.1.11.4失磁保护

根据用户需要和电网条件进行参数设定。

采用模拟的方法进行验证。

4.1.11.5转子超温保护

根据用户需要和电网条件进行参数设定。

采用模拟的方法进行验证。

4.1.11.6V/f保护

根据用户需要和电网条件进行参数设定。

采用模拟的方法进行验证。

4.1.11.7励磁变压器超温保护

本项目中，励磁变压器温度保护由其自身所具有的元器件判断和发出信号给励磁系统，模拟外加信号，核实励磁系统能否正确动作。

4.1.11.8转子接地保护

根据转子接地检测设备说明书的要求和步骤进行试验。

以上为最重要的保护功能，并非全部保护功能，必须逐项核实参数整定。

4.1.12CROWBAR试验

CROWBAR对于励磁系统来说,作用相当重要,必须严格测试。

试验步骤：

1．目击检查触发板上安装的BOD元件是否正确。

2.85U20

式中：

U20励磁变压器次级电压

Vrrm：

使用的可控硅反向标称电压

2．试验设备及试验接线如下图。

3．核实CROWBAR使用的可控硅Vrrm>整流桥使用的可控硅Vrrm

4．断开CROWBAR主回路

5．连接试验设备，调节限流电阻使得回路电流保持在1A左右。

6．试验设备投入通电

7．反向可控硅触发测试（通过电流表测量）

（1）BOD短路

（2）灭磁开关分闸触发

（3）跳闸命令触发

本项目使用了两路反向可控硅并联，必须单独地检查每路电路。

8．正向可控硅触发测试

改变试验设备输出极性连接，BOD短路，通过电流表测量。

4.1.13整流桥小电流试验

1.解除整流桥与励磁变压器的连接

2.断开励磁装置与发电机转子的连接

3.关闭起励电源回路

4.连接负载

5.连接三相AC220V/400V交流电源至整流桥,线路上应设有断路器.

6.改变参数5502为0,使门极控制器处于开环模式

7.改变参数901使得系统处于它励方式

8.励磁输出端连接示波器

9.励磁装置处于手动通道或手动模式

10.投入临时整流器电源

11.投入励磁

12.调节参数504使得Usyn=100%

13.改变参数5502分别为10%、20%、…100%,记录整流桥输出并核实输出电压线性度和六相

波头。

.2空载试验

4.2.1调节器/限制器参数优化

If调节器（手动通道、最大励磁电流限制器、最小励磁电流限制器）

方法1：

对应于±5%Ug的励磁电流给定阶跃，调节Ta、Vp和Vo

恢复时间：

0.8~2S

典型数值:

Vo=50..100

Vp=1..10

Ta=50..200ms

方法2：

将Ta设至最大值（5S），提高Vp直到系统开始振荡（保持幅值不变），记录振荡频率。

设Ta=1.2TOSCIL

Vp=0.45VpOSCIL

进行阶跃试验,调整Vo获得最小的超调量和合适的响应时间

Ug调节器（自动通道）

方法1：

对应于±5%Ug的给定阶跃，调节Ta、Vp和Vo

恢复时间：

0.5~1.5S

典型数值:

Vo=200..500

Vp=10..50

V00=80..250

Ta=1s

Tb=0.1s

方法2：

将Ta设至最大值（10S）和Tb设为最小值（20ms），提高Vp直到系统开始振荡（保持幅值不变），记录振荡频率。

设Ta=0.85TOSCIL

Tb=0.12TOSCIL

Vp=0.6VpOSCIL

原则上：

Vo>V00>Vp，Ta>10*Tb

4.2.2短路特性试验

短路特性试验根据用户的需要进行。

目的是证实发电机数据与实际特性相符。

可用来进行定子干燥。

1．连接临时电源至励磁变压器的初级

2．发电机端接入定子短路开关

3．减少励磁电流瞬间过流保护动作值为1.1*If0

4．改变参数901,设定系统为”它励方式”

5．关闭起励电源或退出起励回路

6．设定参数5502为0,使门极控制器处于开环模式

7．励磁调节器置于手动通道

8．核实发电机定子过流保护能够无延时动作跳闸

9．连接励磁电流和定子电流测量回路

10.保证发电机转速处于额定转速

11.监视励磁电流保证试验期间不得超过空载励磁电流

12.闭合灭磁开关并投入励磁系统

13.改变5502直至Ig=5%

14.核实If和Ig的测量值

15.改变5502直至发电机定子电流达到额定,再次核实If和Ig

16.减少励磁电流并记录If和Ug,作出特性曲线。

17.试验期间,做好If、Ig、Uf的预校工作

4.2.3空载特性试验

空载特性试验根据用户的需要进行。

目的是证实发电机数据与实际特性相符。

1．连接临时电源至励磁变压器的初级

2．减少励磁电流瞬间过流保护动作值为1.1*If0

3．改变参数901,设定系统为”它励方式”

4．关闭起励电源或退出起励回路

5．设定参数5502为0,使门极控制器处于开环模式

6．励磁调节器置于手动通道

7．核实发电机定子过压保护能够正确动作跳闸

8．连接励磁电流和定子电压测量回路

9．保证发电机转速处于额定转速

10．监视励磁电流保证试验期间不得超过空载励磁电流

11．闭合灭磁开关并投入励磁系统

12．改变5502直至Ug=5%

13．核实If和Ug的测量值

14．改变5502直至发电机定子电压达到额定,再次核实If和Ug

注意：

发电机端电压不要超过120%，在110%额定机端电压下不要超过1分钟。

15．减少励磁电流并记录If和Ug,作出特性曲线。

16．试验期间,做好If、Ug、Uf的预校工作

4.2.4起励试验

发电机转速不小于95%的情况下进行此项试验。

试验目的：

确定合适的起励退出条件

1．励磁调节器置于手动通道

2．去掉整流桥触发脉冲

3．核实软件功能单元：

“FIELDFLASHING”的所有参数

4．将起励退出条件设定为100%

5．闭合灭磁开关，投入励磁

6．核实If和Ig的测量值

7．核实整流桥的输出极性

8．核实整流桥的三相输入相序

9．记录起励跳闸时的发电机端电压数值

10．调整参数“FLASHOFFLEVEL”比记录的跳闸时机端电压数值高出10%

11．调整参数“PRESET1REFMAN”比记录的跳闸时给定数值高出20%

12．恢复试验配置

4.2.5初次起励

如果已利用本励磁装置进行了空载特性试验，则本项试验可不必进行。

1．减少励磁电流瞬间过流保护动作值为1.1*If0

2．励磁调节器置于手动通道

3．核实发电机定子过压保护能够正确动作跳闸

4．风机电源取自厂用电源

5．参数“PRESET1REFMAN”设定为20%

6．闭合灭磁开关并投入励磁系统

7．用CMT记录Ug/If/Uc

8．核实If和Ug的测量值

9．改变给定直至发电机定子电压达到额定,再次核实If和Ug

10．参数“PRESET1REFMAN”设定为90%If0

11．校核Usyn和Ug

12．恢复瞬间过流保护整定值

13．保存参数

4.2.6电压校核

1．手动运行模式下调节励磁给定使得机端电压为额定；

2．通过设定参数201UACTHIGHVALUE使得参数10201UMACHREL为10000

3．通过设定参数202UMACHV使得参数10202UMACHV为额定机端电压

4．同步电压测量的校核

监视同步电压显示值10503U-SYN-REL，通过参数504U-SYN-V-NOMINAL精确调节

5．检查励磁电压测量

监视励磁电压显示值10505U-EXC-REL和10506U-EXC-V，通过参数501U-EXC-V-NOMINAL精确调节

4.2.7励磁电流调节

1．确定手动调节器的预置给定，使得所建立的机端电压为额定机端电压的90%左右

2．闭合灭磁开关并投入励磁

3．根据4.2.1的方法进行给定阶跃试验,优化PI调节器参数

4．对起励过程的If、Ug、Uc进行录波