中元华电 ZH2B嵌入式发电机变压器组故障录波分析装置试验部分操作说明书.docx

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中元华电ZH2B嵌入式发电机变压器组故障录波分析装置试验部分操作说明书

ZH-2B嵌入式发电机变压器组故障录波分析装置

发电机试验操作说明书

（Ver2.3）

武汉中元华电科技有限公司

1．概述

发电机组的电气试验，是保证机组安全、经济、可靠运行必不可少的重要环节。

新机组投运和已运行的机组大修过后都要进行发电机组电气试验，ZH-2B嵌入式发变组故障录波分析装置内嵌发电机特性试验功能，可完成发电机如下电气试验项目：

（1）主励磁机空载试验；

（2）主励磁机负载试验；

（3）发电机短路试验；

（4）发电机空载试验；

（5）发电机零起升流试验；

（6）发电机频率特性试验；

（7）发电机灭磁试验；

（8）发电机零起升压试验；

（9）发电机空载给定阶跃响应试验；

（10）发电机负载给定阶跃响应试验；

（11）发电机甩负荷试验；

本试验操作说明书遵循以下标准：

DL/T873-2004：

《微机型发电机变压器组动态记录装置技术条件》

DL/T478-2001：

《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》

GB/T7409.3-1997《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摘要》

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摘要》

DL/T650-1998：

《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件摘要》

DL/T489-1992：

《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置试验规程摘要》

2.试验操作

2.1启动试验

在ZH-2B嵌入式发变组故障录波管理机菜单栏（如图2.1.1所示）选中“特性试验”，显示如图2.1.2所示的发电机电气试验下拉菜单，在下拉菜单选中不同的试验，便可进入相应的试验。

选择“打开试验数据文件”，可以打开已有的试验数据和试验曲线。

每个电气试验中在“文件”菜单中点击“退出（X）”或者快捷按钮“

”都可以打开发电机特性试验总界面，如图2.1.3（a）所示。

图2.1.1录波管理机控制菜单

图2.1.2发电机特性试验下拉菜单

发电机特性试验根据试验内容的不同，采用两种不同的数据记录方式：

记录数据有效值的稳态记录方式和记录瞬时采样值的暂态记录方式，前者如发电机空载、短路试验、主励磁机空载与负载试验、发电机零起升流试验、发电机频率特性试验；后者如发电机灭磁试验、甩负荷试验、零起升压试验、并列同期试验、发电机空载/负载给定阶跃响应试验。

发电机特性试验总界面包含3个菜单项：

“文件”、“试验”、和“帮助”。

“文件”菜单项如图2.1.3（b）所示，实现打开试验数据、打开试验装置、列出最近进行的试验项目或者打开的试验数据功能。

其中“打开试验装置”主要针对录波管理机可以接入并管理多台录波单元设置，可以采用录波管理机选择不同的录波单元进行发电机特性试验。

“试验”菜单项如图2.1.3（c）所示，选择不同的试验内容可完成相应的试验功能，在特性试验总界面中，也可双击试验图标进入相应的电气试验。

“帮助”菜单项可显示特性试验软件的版本。

图2.1.3（a）发电机特性试验总界面

图2.1.3（b）文件菜单项图2.1.3（c）试验菜单项

2.2试验过程

2.2.1发电机空载特性试验

2.2.1.1试验向导

在故障录波管理机界面（图2.2.1.1）菜单栏中点击“特性试验（T）”—〉“发电机空载试验（O）”，出现如图2.2.1.2（a）所示发电机空载特性试验向导界面。

如果录波管理机连接多台发变组录波单元，可在录波单元列表中双击需要进行电气试验的录波单元，然后点击“特性试验（T）”菜单进行与该录波单元相关的发电机电气试验。

图2.2.1.1故障录波管理机软件界面

图2.2.1.2（a）发电机空载特性试验向导1——选择试验对象

在图2.2.1.2（a）中下拉列表中选择欲进行试验的发电机，下拉列表中的发电机从录波配线中导入，在“发电机名称”中输入正确的发电机名称，该名称用于生成发电机试验报告。

点击“下一步”进入图2.2.1.2（b）所示空载特性试验通道选择画面，缺省采用发电机机端电压和发电机励磁电流模拟通道。

如果需要增加数据记录通道，可在后续向导界面中完成。

图2.2.1.2（b）空载特性试验向导2——模拟通道选择图2.2.1.2（c）空载特性试验向导3——参数设置

在图2.2.1.2（b）中点击“下一步”，进入如图2.2.1.2（c）所示的空载特性试验参数设置画面，参数缺省从录波单元配线中导入，可修改。

图中励磁电流IF变换系数A/B为励磁电流从模拟通道测量值变换到实际励磁电流值的换算系数，采用Y=A*X+B的线性变换模型。

在图2.2.1.2（c）中点击“下一步”，进入如图2.2.1.2（d）所示的空载特性试验向导4，如果试验记录中需要增加其它模拟通道，可点击“添加其它通道”，弹出图2.2.1.2（e）所示通道设置画面，在左侧模拟通道中选择需要记录的模拟通道，点击“确定”即可。

在空载特性试验向导4中点击“完成”，进入发电机空载特性试验窗口，如图2.2.1.3所示。

图2.2.1.2（d）空载特性试验向导4——添加其它通道图2.2.1.2（e）添加其它模拟通道

2.2.1.2试验主界面

发电机空载特性试验界面左侧为电气量监视区和试验信息区，右侧为试验特性曲线显示区。

电气量监视分为列表监视、相量图监视和实时波形监视。

空载试验列表监视缺省显示发电机励磁电流、机端相电压正序、负序和零序值，数值可在一次值、二次值、标幺值之间切换。

对于直流通道，二次值指模拟通道实际测量值，一次值指直流量变换前的实际值，下同。

数值之间切换可通过点击快捷工具栏中符号

实现，或者在列表监视区点击鼠标右键，如图2.2.1.4所示，除此之外，也可在菜单“查看”项下切换。

列表监视也可以添加监视模拟通道，在图2.2.1.4中选择“编辑通道（E）”或者点击菜单“查看（V）”—>“编辑列表通道（E）”均可实现该功能。

相量监视显示定子三相电压矢量图，如图2.2.1.4所示。

图2.2.1.3发电机空载特性试验软件界面

图2.2.1.4列表与相量监视图2.2.1.5实时波形监视

实时波形监视缺省显示机端电压、励磁电流和2.2.1.1节向导4添加的其它模拟量，除此之外，还可以增加模拟量用于实时波形显示，在实时波形区点击鼠标右键，如图2.2.1.5所示，选择“编辑显示通道（E）”或者点击菜单“查看（V）”—>“编辑实时波形显示通道（R）”可实现该功能。

发电机空载特性试验菜单项及快捷工具图标说明如下表：

菜单项

说明

文件（F）

打开（O）

打开已有的试验数据与曲线。

保存（S）

保存当前的试验结果数据与曲线。

另存为（A）

将当前试验数据与曲线另存为文件。

退出（X）

退出至特性试验总界面

试验（T）

新建试验（N）

重新打开试验向导，建立新的空载试验。

开始试验（S）

开始进行试验。

暂停试验（P）

暂时中止当前试验。

结束试验（E）

结束当前试验，保存试验数据。

选取数据（R）

裁减不必要的数据，在试验曲线上选择合适的试验数据段。

试验参数（T）

查看试验参数。

分析（A）

显示光标线（L）

在试验曲线上显示可以移动的光标线。

手动选取拐点（I）

手动选取试验中曲线的拐点。

自动选取稳态点（A）

自动选择试验曲线稳态点。

手动选取稳态点（M）

手动选取进行曲线拟合的稳态数据点。

计算拟合曲线（F）

计算所选稳态点的拟合曲线。

设置（O）…

设置试验曲线参数，详见2.2.1.4节。

报告（R）

查看试验报告（V）

查看本试验已经生成的试验报告。

复制试验报告（C）

复制试验报告至移动存储设备。

导出稳态列表（S）

导出手动/自动选择的稳态点数据，存为后缀为.txt的文件。

生成试验报告（R）

生成本试验的简要试验报告。

查看（V）

显示一次值（P）

列表监视和/或试验曲线切换显示为一次值。

显示二次值（S）

列表监视和/或试验曲线切换显示为二次值。

显示标幺值（U）

列表监视和/或试验曲线切换显示为标幺值。

水平放大（I）

将试验曲线水平放大。

水平缩小

将试验曲线水平缩小。

垂直放大

将试验曲线纵向放大。

垂直缩小

将试验曲线纵向缩小。

还原（O）

试验曲线还原为最初状态。

编辑列表通道（E）

增加或者减少列表监视量。

编辑实时波形显示通道（R）

增加或者减少实时波形监视量。

编辑实时波形显示比例（A）

改变实时波形显示比例。

工具栏（T）

工具栏切换显示。

状态栏（S）

界面底部状态栏切换显示。

帮助（H）

关于GTest（A）…

查看程序版本。

其他快捷工具

曲线显示快速设置，也可在

中完成。

2.2.1.3试验过程

（1）按试验向导设置好试验通道和参数，在列表监视和实时波形中选择好需要监视的电量；

（2）启动机组达到额定转速，如不容易调整到额定转速时，也要保持一定转速不变。

（3）点击试验开始按钮

，开始试验。

（4）将定子电压从零慢慢升至额定电压，检查三相电压是否平衡，并巡视发电机及其及母线设备，同时注意观察机组扰动情况、轴承温度、电刷的工作情况以及是否有不正常的杂音等，然后升到额定电压，当发电机电压到达额定值时，再慢慢将电压降至为零。

如空载试验与层间耐压试验一起进行，则可将电压升到1.3倍额定电压，并在此电压下停留5min；

（5）逐渐降低电压，当电压降低接近于零时再切断励磁电流，并观察残压值。

（6）点击结束试验按钮

自动保存试验数据。

试验数据保存在录波管理机对应于该录波单元目录下的“试验数据”文件夹，录波单元数据保存目录参见《ZH-2B嵌入式发变组故障录波分析装置操作说明书》4.4节。

试验过程中列表监视区、相量监视区、实时波形监视区不断刷新显示所选电量。

2.2.1.4试验曲线

试验结束后，自动形成上升和下降曲线，也可点

击手动确定曲线拐点，发电机空载试验曲线示意图如图2.2.1.6所示。

列表监视区显示所选通道电量有效值变化范围。

点击

可以在试验曲线上移动鼠标，此时，列表监视区显示鼠标所在点的列表通道电量有效值。

点击试验设置

可以设置试验曲线纵坐标为相电压/线电压或者平均值；曲线纵横坐标名称、刻度数、显示风格等，详见图2.2.1.7（a）~2.2.1.7（d）所示。

点击

可快速修改曲线显示设置，作用同

中的“显示设置”标签页。

图2.2.1.6试验结束时原始空载特性曲线示意图

图2.2.1.7（a）曲线纵坐标设置图2.2.1.7（b）曲线横坐标设置

图2.2.1.7（c）曲线显示设置图2.2.1.7（d）曲线拟合设置

可以对发电机空载试验曲线进行曲线拟合，曲线拟合主要是为了平滑试验曲线。

曲线拟合步骤如下：

（1）曲线拟合前需要选取一定数据点，可以点击

自动选取数据点，或者点击

手动选取数据点，选取拟合数据点后，窗口左侧稳态列表显示所选稳态点数据，如图2.2.1.8所示（数据类别在图2.2.1.7（a）中设置）。

（2）在图2.2.1.7（d）中设置好曲线拟合方式（拟合多项式类别、是否过原点等）；

（3）在图2.2.1.7（c）中复选“显示拟合曲线”，点击“确定”，发电机空载特性曲线拟合示意图如图2.2.1.8所示。

图2.2.1.8发电机空载特性曲线拟合示意图

在试验过程中和试验结束后，点击窗口左侧“试验信息”，可以显示如图2.2.1.9所示的试验状态和基本信息。

图2.2.1.9试验信息

2.2.2发电机短路特性试验

发电机短路特性试验指发电机三相对称稳定短路，转速在额定时的定子电流与转子电流之间的关系。

试验曲线纵坐标显示定子电流，横坐标显示励磁电流。

2.2.2.1试验向导

短路试验向导与空载试验向导除了通道不同外，其它都一样，具体参见2.2.1.1节。

2.2.2.2试验主界面

发电机短路试验主界面与空载特性试验界面一致，快捷工具栏与菜单项除

（手动选取拐点）无效外，其它同空载特性试验。

列表监视缺省显示励磁电流、机端正序、负序、零序电流值；相量监视显示机端电流相量；实时波形与列表监视可以增加监视通道，具体参见2.2.1.2节。

2.2.2.3试验过程

（1）按试验向导设置好试验通道和参数，在列表监视和实时波形中选择好需要监视的电量；

（2）试验时发电机机端三相短路，三相临时短接线装在发电机引出口，也可以装在断路器的外侧，此时，应采取措施，防止在试验过程中断路器跳闸而使发电机电压升得过高而损坏线匝绝缘。

（3）试验时先起动发电机到额定转速，投入灭磁开关；

（4）点击

开始试验；

（5）慢慢均匀增加励磁，如制造厂没有特殊规定，一般升到定子额定电流即可；

（6）点击

结束试验，自动保存试验数据并绘制出发电机短路特性曲线。

2.2.2.4试验曲线

发电机短路试验曲线示意图如图2.2.2.1所示，曲线切换显示、拟合等操作同2.2.1节发电机空载特性试验部分。

图2.2.2.1发电机短路特性试验曲线示意图

2.2.3主励磁机空载试验

主励磁机空载试验是主励磁机空载额定转速时，主励电枢电压（100Hz或150Hz中频电压）与主励磁机励磁电流（直流）的关系曲线。

试验曲线纵坐标显示励磁机电枢电压，横坐标显示主励磁机励磁电流。

2.2.3.1试验向导

除试验对象和试验通道选择不同外，其它同2.2.1节发电机空载特性试验。

2.2.3.2试验主界面

主励磁机空载试验主界面同2.2.1节发电机空载特性试验。

2.2.3.3试验过程

（1）按试验向导设置好试验通道和参数，在列表监视和实时波形中选择好需要监视的电量；

（2）将主励磁机电枢输出开路；

（3）使励磁机转速达到额定；

（4）点击

开始试验；

（5）逐步增加励磁机励磁电流，测量励磁机空载上升和下降曲线；

（6）点击

结束试验，自动保存试验数据并绘制出励磁机空载特性曲线。

2.2.3.4试验曲线

曲线显示和拟合等操作同2.2.1节发电机空载特性试验。

2.2.4主励磁机负载试验

主励磁机负载特性是指励磁机在额定转速且以发电机转子为其固定负载时，发电机转子电压（励磁机电枢电压）与励磁机励磁电流的关系。

发电机正常运行范围内励磁机一般运行于非饱和区，因此可以在发电机空载下，也可以在发电机负载下进行主励磁机负载特性试验。

试验曲线纵坐标为发电机转子电压，横坐标为主励磁机励磁电流。

2.2.4.1试验向导

除试验对象和试验通道选择不同外，试验向导同2.2.2节发电机空载特性试验；

2.2.4.2试验主界面

主励磁机负载试验主界面同2.2.2节发电机短路特性试验。

2.2.4.3试验过程

（1）按试验向导设置好试验通道和参数，在列表监视和实时波形中选择好需要监视的电量；

（2）发电机运行于负载或者空载状态，使发电机转速达到额定；

（3）点击

开始试验；

（4）起励建压，逐步增加励磁，使发电机机端电压逐步增加到100%额定电压；

（5）点击

结束试验，自动保存试验数据并绘制出主励磁机负载特性曲线。

2.2.4.4试验曲线

主励磁机负载特性曲线显示、拟合等操作同2.2.2节发电机短路特性曲线。

2.2.5发电机灭磁试验

发电机灭磁试验基于暂态录波记录方式实现，需要设置录波启动量，可选模拟量启动和开关量启动或者手动启动。

试验过程中屏蔽其他定值，试验结束后还原所有录波定值。

发电机灭磁试验显示发电机机端电压、励磁电压、励磁电流随时间变化的曲线。

2.2.5.1试验主界面

发电机灭磁试验主界面如图2.2.5.1所示，与前述试验界面类似，界面右侧查询录波列表窗口显示最近录波文件。

主界面部分快捷工具栏与菜单项与前述试验不同，说明如下：

图2.2.5.1发电机灭磁试验主界面

如图2.2.5.2（a）所示“试验”菜单项“开始试验”

用于设定灭磁试验暂态录波启动定值和录波A/B段长度，如图2.2.5.2（c）所示，点击“设置启动定值”，可以进入录波管理机定值设置界面。

“结束试验”

“结束试验”

用于恢复录波分析装置定值。

“打开历史波形”用于打开历史灭磁试验录波数据并形成灭磁试验曲线。

“分析”菜单项（如图2.2.5.2（b））“显示辅助线”（快捷工具栏上图标

与之功能相同）用于显示分析灭磁时间常数的辅助线，如图2.2.5.4所示。

快捷工具栏中图标

用于打开暂态灭磁试验录波文件，点击

显示，如图2.2.5.1所示录波查询窗口。

图2.2.5.2（a）“试验”菜单项图2.2.5.2（b）“分析”菜单项图2.2.5.2（c）暂态录波设置

2.2.5.2试验过程

（1）在列表监视和实时波形中选择好需要监视的电量；

（2）在投入灭磁试验启动前，使发电机达到给定状态（空载额定、额定负载、或者空载强励等工况）；

（3）点击

设置好录波数据长度和适宜的灭磁试验启动定值，如灭磁开关量启动、其它模拟量启动等；

（4）断开灭磁开关，在正确设置启动定值的条件下应可靠启动暂态录波，记录灭磁试验数据。

（5）待录波结束，点击“结束试验”

恢复录波分析装置定值为试验前的值。

（6）

录波查询窗口会显示最新录波数据，双击选择灭磁试验数据，弹出如图2.2.5.3所示向导窗口，类似于发电机空载等试验向导，根据试验向导选择正确的通道数据，点击确定形成灭磁试验曲线。

图2.2.5.3发电机灭磁试验参数设置向导

2.2.5.3试验曲线

灭磁试验曲线如图2.2.5.4所示，采用三坐标轴显示试验曲线，曲线可在一次、二次和标幺值之间切换显示，当采用标幺值显示时，采用单一坐标轴显示。

图2.2.5.4发电机灭磁试验曲线

2.2.6发电机零起升压试验

发电机零起升压基于暂态录波记录方式实现，需要设置录波启动量，可选模拟量启动和开关量启动或者手动启动。

试验过程中屏蔽其他定值，试验结束后还原所有录波定值。

发电机零起升压试验显示发电机机端电压随时间变化的曲线。

2.2.6.1试验界面

发电机零起升压试验界面同2.2.5.1节发电机灭磁试验界面

2.2.6.2试验过程

（1）在列表监视和实时波形中选择好需要监视的电量；

（2）在投入零起升压试验启动前，使发电机在空载额定转速下运行；

（3）点击

设置好录波数据长度和适宜的试验启动定值，如开关量启动、其它模拟量启动等；

（4）突然投入自动励磁调节系统，使同步发电机端电压从零升至85%～100%额定值；

（5）待录波结束，点击“结束试验”

恢复录波分析装置定值为试验前的值；

（6）录波查询窗口会显示最新录波数据，双击选择零起升压试验数据，根据试验向导选择正确的通道数据，点击确定形成发电机零起升压试验曲线。

2.2.6.3试验曲线

发电机零起升压曲线示意图如图2.2.6.1所示，窗口左侧试验信息标签页显示零起升压试验超调量、调节时间、上升时间等基本信息和基本试验状态信息。

快捷工具

用于显示计算零起升压试验某些指标的辅助线，如图中虚线所示。

图2.2.6.1发电机零起升压试验曲线

2.2.7发电机零起升流试验

发电机零起升流采用稳态记录方式，显示发电机机端电流与励磁电流的关系曲线。

与发电机短路试验相比，发电机零起升流试验时间要长，最长可达150分钟。

2.2.7.1试验向导

发电机零起升流试验向导同2.2.2节发电机短路试验。

2.2.7.2试验界面

发电机零起升流试验界面同2.2.2节发电机短路试验。

2.2.7.3试验过程

（1）按试验向导设置好试验通道和参数，在列表监视和实时波形中选择好需要监视的电量；

（2）试验时发电机机端三相短路，三相临时短接线装在发电机引出口，也可以装在断路器的外侧，此时，应采取措施，防止在试验过程中断路器跳闸而使发电机电压升得过高而损坏线匝绝缘。

（3）手动开机至额定转速，机组各部位运转应正常。

试验时先起动发电机到额定转速；

（4）点击

开始试验；

（5）投入灭磁开关，通过励磁装置手动升流至25%定子额定电流，检查发电机各电流回路的正确性和对称性。

检查继电保护各电流回路的极性和相位；

（6）继续升流至50%，75%，100%发电机额定电流；

（7）点击

结束试验，自动保存试验数据并绘制出发电机零起升流特性曲线。

2.2.7.4试验曲线

发电机零起升流试验曲线显示、拟合等操作同2.2.2节发电机短路特性试验。

2.2.8发电机空载给定阶跃响应

发电机空载给定阶跃响应试验检验发电机组励磁系统的动态调节能力，显示机端电压随时间变化的曲线。

2.2.8.1试验界面

发电机空载给定阶跃响应试验界面同2.2.5节发电机灭磁试验。

2.2.8.2试验过程

（1）在列表监视和实时波形中选择好需要监视的电量；

（2）在投入空载给定阶跃试验启动前，使发电机在空载额定转速下运行，调节发电机电压为95%额定电压；

（3）点击

设置录波数据长度和适宜的试验启动定值，如开关量启动、其它模拟量启动等；

（4）通过励磁调节器做空载电压给定值5%阶跃试验，或者外加5%给定值到电压相加点，使发电机机端电压阶跃变化。

（5）待录波结束，点击“结束试验”

恢复录波分析装置定值为试验前的值；

（6）录波查询窗口会显示最新录波数据，双击选择空载给定阶跃试验数据，根据试验向导选择正确的通道数据，点击确定形成发电机空载给定阶跃试验曲线。

2.2.8.3试验曲线

发电机空载阶跃响应试验曲线如图2.2.8.1所示，曲线显示值之间切换、显示设置等操作同其它试验。

窗口左侧试验信息区显示阶跃响应上升时间、调节时间、超调量以及试验状态等等基本信息。

图2.2.8.1发电机空载给定阶跃响应试验曲线示意图

2.2.9发电机负载给定阶跃响应

测试与本发电机相关的、灵敏度最高的低频振荡特性，试验曲线显示发电机在负载工况下给定阶跃时有功功率随时间变化的关系。

2.2.9.1试验界面

发电机负载给定阶跃响应试验界面同2.2.5节发电机灭磁试验。

2.2.9.2试验过程

（1）在列表监视和实时波形中选择好需要监视的电量；

（2）在投入给定阶跃试验启动前，使发电机负载稳定运行，调节器正常运行，有功功率为（0.9~1.0）Pn，无功功率为（0~0.2）Qn；

（3）点击

设置好录波数据长度和适宜的试验启动定值，如开关量启动、其它模拟量启动等；

（4）通过调节器试验调试界面做励磁调节器空载电压给定值1%~4%阶跃试验，或者外加该阶跃量到电压相加点。

励磁系统PSS如已经投入运行，则在PSS投运和退出投运情况下进行阶跃试验；励磁系统PSS如未投运，则在无PSS情况下进行阶跃试验；

（5）待录波结束，点击“结束试验”

恢复录波分析装置定值为试验前的值；

（6）录波查询窗口会显示最新录波数据，双击选择负载给定阶跃试验数据，根据试验向导选择正确的通道数据，点击确定形成发电机负载给定阶跃试验曲线。

2.2.9.3试验曲线

发电机负载阶跃响应试验曲线如图2.2.9.1所示，曲线显示值之间切换、显示设置等操作同其它试验。

窗口左侧试验信息区显示功率波动中间值、有功功率阻尼比、振荡频率以及试验状态等基本信息。

图中P1~P4分别为有功功率第1~第4峰值。

图2.2.9.1发电机负载