大唐黄岛3号发电机励磁调节器及灭磁开关改造更换技术规范.docx
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大唐黄岛3号发电机励磁调节器及灭磁开关改造更换技术规范
大唐黄岛发电有限责任公司
3号发电机励磁调节及灭磁开关
改造技术规范书
3号发电机励磁调节系统
改造技术规范书
一、项目总则
1.本技术规范书适用于大唐黄岛发电有限责任公司3号发电机励磁调节系统及辅助设备更换的设备订货，包括设备配置，功能设计，结构及性能，原励磁系统拆除、新励磁系统的安装及调试等方面的技术要求，以及涉网试验等技术服务等有关内容。
2.本要求提出的是最低限度的技术要求，并未对一切具体细节作出规定，也未充分引述有关标准和协议的条文，卖方保证提供符合技术协议和相关工业标准的优质产品。
3.本要求所使用的标准如与卖方所执行的标准不一致时，按较高标准执行。
4.卖方提供的文件，包括图纸、图册、设计计算等，均应使用国际单位制。
所有文件、图纸应使用中文。
5.在签定合同之后，买方有权提出因规程标准变化和生产需要而产生的一些补充要求，具体项目由供需双方商定，卖方应积极实施。
6.以本技术规范书为蓝本，技术文件、会议纪要、补充协议等为订货合同的附件，与合同正文具有同等的法律效力。
7.卖方投标产品，必须通过国家相关权威部门入网检测认证，并且成熟良好运行5年以上。
8.卖方投标方，必须具有改造南瑞电控自励恒压励磁系统的业绩。
在不改变主回路及结构情况下可以与原南瑞电控功率柜及灭磁柜相配合。
二、项目简介
1.项目简介
大唐黄岛发电有限责任公司3号机组由225MW汽轮发电机，发电机组为单元接线方式，励磁系统为自励恒压励磁方式，采用南瑞电控励磁调节器，该励磁调节系统已运行近13年，设备老化，存在运行安全风险，故对3号机组励磁系统进行改造更换。
改造项目范围：
1.1励磁机微机励磁调节器设备1套（主备切换）
1.2发电机微机励磁调节器设备1套（主备切换）
1.3励磁机功率柜脉冲触发回路（4套）及阻容吸收回路（2套）
1.4发电机功率柜脉冲触发回路（4套）及阻容吸收回路（2套）
1.5发电机灭磁柜灭磁开关1台
1.6励磁机灭磁柜灭磁开关1台
2.主要技术参数及运行条件
2.1发电机参数
发电机型号：
额定功率：
P=225MW
额定电压：
＝15.75kV
额定电流：
＝9490A
额定励磁电压：
＝310V
额定励磁电流：
＝2400A
额定空载励磁电流：
＝820A
额定功率因数：
=0.85
额定转速：
n＝3000r/min
转子绕组电阻（32℃）：
=0.1167
直轴同步电抗（饱和值/非饱和值）：
=2.23
直轴瞬变电抗（饱和值/非饱和值）：
=0.267
直轴超瞬变电抗（饱和值/非饱和值）：
=0.179
负序电抗（饱和值/非饱和值）：
=0.219
零序电抗：
=0.106
2.2励磁机的主要参数
型号：
额定整流功率：
2160KVA
额定电压：
=520V
额定电流：
=2400A
额定励磁电压：
=54V
额定励磁电流：
=154A
2.3互感器变比
PT变比：
15.75KV/0.1KV/√3
CT变比：
12000/5A
发电机转子分流器变比：
75mV/4000A
主励磁机转子分流器变比：
75mV/300A
3.现场环境
a．环境温度：
控制室工作温度为-5～＋40℃
b．最大日温差：
38℃
c．海拔高度：
300m
d．环境相对湿度：
日平均相对湿度不大于95%，月平均相对湿度不大于95%
e．地震烈度：
7.5度水平加速度0.25G，垂直加速度0.125G
f．防护等级：
大于IP41
4.项目所涉及的范围
卖方提供新型微机自动励磁调节器及配套设备2套，配合完成以下工作：
原励磁系统拆除、新系统现场安装、设备接线、现场验收试验、静态调试、开机试验、带负荷试验、励磁系统参数测试、PSS功能试验等，满足山东电力调度控制中心网源协调要求。
5.项目执行的标准
DL/T843-2010《大型汽轮发电机励磁系统技术条件》
GB/T7064-96《透平型同步电机技术要求》
GB/T7409.3-2007《大中型同步电机励磁系统技术要求》
GB50171-92《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收协议》
IEC255-22-13级高频干扰试验2.5KV（1MHz/400KHz）
IEC61000-4-2静电放电抗扰度试验：
3级
IEC61000-4-3辐射电磁场抗扰度试验
IEC61000-4-4快速瞬变电脉冲群抗干扰试验3级
IEC61000-4-6电磁场感应的传导抗扰度试验
IEC61000-4-8工频磁场的抗扰度试验
GB/T13702计算机软分类与代码GB/T15532计算机软单元测试
IEC255继电器
GB/T14537量度继电器1和保护装置的冲击和碰撞试验
GB6162静态继电器和保护装置的电气干扰试验
GB2423电工电子基本环境试验
GB1497-85电压电气基本标准。
GB/T3859.1-1993半导体变流器基本要求规定。
GB4208-1993外壳防护等级（IP代码）eqvIEC529-76。
JB2759-80机电产品包装通用技术条件。
GB4064-83电气设备安全设计导则。
DL/T667-1999《远动设备及系统第5部分传输规约第103篇继电保护设备信息接口配套标准》
三、项目技术要求
1.主要技术指标
1.1励磁系统保证发电机电压静差率小于±1%。
1.2当发电机的励磁电压和电流不超过其额定励磁电流和电压的1.1倍时，励磁系统保证连续运行。
1.3励磁系统短时过载能力应大于发电机转子绕组短时过负荷能力，强励倍数应不小于2，允许强励时间不小于10秒。
额定工况下，发电机励磁电压能在0.1s内励磁电压增长值达到顶值电压和额定电压差值的95%。
1.4励磁系统电压响应时间小于0.05S。
励磁系统电压响应比（V）即电压上升速度不低于2p.u./s。
1.5发电机空载阶跃响应：
阶跃量为发电机额定电压的±5%，发电机电压超调量不大于阶跃量的40%，振荡次数不大于3次，上升时间不大于0.6S，发电机定子电压的调整时间不大于5秒。
1.6发电机带负荷时阶跃响应特性：
发电机额定工况运行，阶跃量为发电机额定电压的2%～4%，有功功率波动次数不大于5次，阻尼比大于0.1，调节时间不大于10S。
1.7发电机零起升压时，自动电压调节器保证定子电压的超调量不超过定子电压的10%，调节时间不大于10秒，电压振荡次数不大于3次。
1.8发电机电压控制精度（从空载到满载电压变化），不大于0.5％的额定电压。
励磁控制系统暂态增益不少于25倍。
励磁系统动态增益保证发电机的电压突降15%～20%时可控桥开放至允许最大值。
1.9自动励磁调节器的调压范围：
发电机空载时应能在70～110％额定电压范围内稳定平滑调节，整定电压的分辨率不大于额定电压的0.2％。
手动调压范围：
在发电机空载励磁电压的20％至发电机额定励磁电压的110％范围应能稳定、平滑调节。
1.10电压频率特性，当发电机空载频率变化±1％，其端电压变化不大于±0.25％额定值。
1.11在发电机空载运行状态下，自动励磁调节器调压速度，不大于1％额定电压/秒；不小于0.3％额定电压/秒。
1.12发电机甩额定无功功率时发电机定子电压不超过额定值的115%，振荡不超过3次。
1.13励磁系统在发电机近端发生对称短路或不对称短路时保证正确工作。
励磁系统能承受发电机任何故障冲击或异步运行而不损坏。
1.14当励磁电流在小于1.1倍的额定励磁电流下长期运行时，励磁绕组两端电压的最大瞬时值不超过出厂试验时该绕组对地耐压试验电压幅值的30%。
2.励磁调节器
2.1数字式励磁调节器应具有微调节和提高发电机暂态稳定的特性。
放大倍数、时间常数、参考电压、反馈信号量等有明确的位置指示，其技术性能满足GB/T7409.3-2007《大中型同步发电机励磁系统技术要求》，且模拟量、开关量通道满足现场要求并有余度。
2.2励磁调节器由两套独立的自动通道组成，每个微机通道均有自动和手动调节功能，两个通道互为备用并满足以下运行方式：
a）单个通道独立运行时，完全能满足发电机各种工况下正常运行。
b）当运行通道出现问题时，能自动退出运行并切换到备用通道，同时发出报警信号，但不影响备用通道正常运行，备用通道能稳定运行。
各通道间应有相互跟踪的功能，通道的切换不应造成发电机无功功率的明显波动。
其切换逻辑为：
当运行通道故障时自动切换到第一备用通道，当该通道也故障时切换到第二备用通道，其切换过程应无扰动。
2.3自动电压调节器的任一元件故障，不应造成发电机停机。
调节器柜内应散热良好，控制调节单元不受整流部分等一次元件的电磁干扰及发热影响。
2.4励磁调节器配置触摸屏显示器，它可以显示励磁系统的运行状态的信号，如励磁调节装置调节方式的选择、通道选择、PSS投切、灭磁开关分合、励磁给定值增减等开关量，并能显示转子电流、定子电压、电流、有功、无功、输出电压、电流等交、直流模拟量采样值，其面板操作键盘灵活、方便。
2.5励磁系统各部件的结构便于安装、运行、试验、维护，对有冗余设计的部件可以在线更换故障部件；有进行功能特性试验及现场开机试验所需的测点和信号加入点；调试时需要进行调整的参数有明确的显示。
2.6励磁调节器应提供两路装置工作电源，一路交流、一路直流，两路电源应能并联运行。
在一路工作电源失去和恢复时保持发电机工作状态不变，且不误发信号。
2.7励磁控制系统在受到现场任何电气操作、雷电、静电及无线电发讯机等电磁干扰时不发生误调、失调、误动、拒动等情况。
2.8自动电压调节器电压测量单元的时间常数不大于3.3ms，控制周期不大于1.667ms.
2.9励磁系统功能及信号
2.9.1励磁系统功能
励磁系统至少具有下列功能，并满足网源协调要求：
A.恒发电机机端电压的P、PI、PD、PID调节规律；
B.正负调差和调差率大小选择；
C.欠励瞬时限制；
D.过励延时限制；
E.发电机励磁电流反时限限制；
F.恒励磁电流及恒可控硅触发角限制；
G.最大励磁电流瞬时限制；
H．最小励磁电流瞬时限制；
I.V/F限制；
J.强励反时限限制；
K.PT断线保护功能；
L.电源、硬件、软件故障自动检测和处理功能；
M.实时故障录波及变位记录；标准COMTRADE格式，录波精度可选；
N.控制模式：
恒电压、恒电流、恒无功、恒功率因数控制；
O.PSS2A/2B、PSS4B功能；
P.软起励；
Q.一键调试，试验参数一键修改与恢复功能；
R.具有自动分析故障波形的功能，并给出自动分析结果。
2.9.2励磁系统信号
励磁系统至少装设下列故障及运行信号，所有信号应能就地显示并在端子排应有相应的输出接口。
A.同步故障信号；
B.快熔熔断信号；
C.起励失败信号；
D.PT断线保护动作信号；
E.励磁控制回路电源消失信号和励磁调节装置工作电源消失信号；
F.励磁调节装置故障信号；
G.触发脉冲消失信号；
H.PSS退出信号；
I.强励反时限限制动作信号；
J.低励限制动作信号；
K.过励限制动作信号；
L.电压/频率比率限制动作信号。
2.10励磁系统对外模拟量接口。
2.10.1调节器具有至少4个模拟量输入接口
2.10.2调节器具有至少4个模拟量输出接口，包括PSS模拟量输出，AVR给定输出
2.11励磁调节器具有事故记录、录波功能。
录波存于装置内部，工控机掉电不影响录波的存储，在需要的情况下可以调出故障记录和故障录波文件。
录波文件遵循标准COMTRADE格式，录波精度可选。
2.12励磁调节器应具备下列功能：
A.提供检验和调试各功能用的软件及接口；
B.有与发电厂计算机监控连接的接口，接受控制和调节指令，提供励磁系统状态和电气量；
C.可检测自动电压调节器各环节输出量。
3.电力系统稳定器
3.1发电机励磁系统应具有PSS功能。
PSS功能在励磁调节器中实现，该装置可以有效抑制系统低频振荡的能力。
3.2稳定器所有必需的信息，取自于由电压互感器和电流互感器提供的发电机机端电压和电流信号。
电压和电流互感器次级输出值为100V（线电压）和5A。
3.3PSS应具有下列功能：
a）自动投切；
b）手动投切；
c）采用PSS-2B模型或PSS4B模型；
d）输出限幅：
限幅值为发电机电压标么值的±5%～±10%；
e）设备故障时应自动退出运行；
f）限制时PSS不应退出工作。
3.4PSS输出限幅值应小于其输出限幅值的2%～5%。
3.5自动电压调节器应有PSS输出信号的模拟量测量口以及PSS相加点模拟量信号输入口，以便测量整定PSS特性。
3.6柜体上应设置稳定器的切/投开关，同时装置上预留由DCS进行远方投切的接线端子。
3.7PSS的功能确认、运行参数选择与系统试验由卖方指定技术权威机构完成，买方应免费配合试验，并保证PSS的功能及性能参数。
4.脉冲触发回路及阻容吸收回路
4.1脉冲触发回路要同原系统可靠配合；
4.2新脉冲回路同原触发原理匹配，不可改变原脉冲触发回路机理；
4.3阻容吸收回路应可靠抑制换相过电压；
4.4阻容吸收回路同原系统可靠配合，不应改变原系统接线。
5.灭磁开关
5.1发电机灭磁开关采用进口开关，动作应可靠，试验维护要简单，发电机任何运行状态下均能可靠灭弧。
5.2原灭磁开关为双极安装，新灭磁开关（ABBE3H）单极安装，接口铜排须进行改进设计，并同系统可靠连接。
5.3励磁机灭磁开采用DMX开关，关动作应可靠，安装方式、控制原理同原设计一直，确保同系统可靠连接。
6．其他
6.1当发电厂厂用交流电压偏差不超过+10％～-15％，直流电压偏差不超过+10％～-20％，频率偏差不超过+4％～-6％时，励磁系统能保证发电机在额定工况下正常运行，励磁系统最低稳定电压，不大于发电机空载额定电压20%时的励磁电压值。
6.2可靠性指标：
励磁系统的可使用率>99.99％；
平均无故障运行发生时间>50000小时；
年强行退出比<0.05％；
故障率<0.25次／年。
6.3励磁系统各部件设备能适应电厂灰尘、振动、温度等环境条件。
6.4连续通电
装置完成调试后，出厂前应进行不少于100h连续通电试验，各项性能及参数符合要求。
7．绝缘性能
7.1绝缘电阻：
装置的带电部分和非带电金属部分及外壳之间，以及电气上无联系的各电路测量其绝缘电阻，绝缘电阻应不小于10兆欧。
7.2介质强度：
在正常试验大气条件下，应能承受频率为50Hz，历时1min的工频耐压试验而无击穿闪络及损坏现象。
7.3冲击电压：
在正常试验大气条件下，装置的直流电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地，以及回路之间，应能承受1.2/50us的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5KV，装置应无绝缘损坏。
7.4耐湿热性能
装置应能承受GB7261第21章规定的湿热试验。
最高试验温度＋40℃，最大湿度95％，试验时间2d，每一周期历时24h的交变湿热试验，在试验结束前2h內，测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间、大气上无联系的各回路之间的绝缘电阻值应不小于1.5MΩ，介质强度满足要求。
振动
装置应能承受GB7621第16.3条规定的严酷等级为1级的振动耐久能力试验。
试验后，无紧固件松动、脱落及结构件损坏。
7.5冲击
装置应能承受GB7621第17.5条规定的严酷等级为1级的冲击耐久能力试验。
试验后，无紧固件松动、脱落及结构件损坏。
7.6碰撞
装置应能承受GB7621第18章规定的严酷等级为1级的碰撞试验。
试验后，无紧固件松动、脱落及结构件损坏。
7.7高频电气干扰
装置应能承受GB6162规定的干扰试验，试验电源频率为1MHz及100KHz，试验电压为共模为2.5KV、差模为1KV衰减振荡波。
试验时应给被试继电器预先施加直流电源，按GB6162第3.3条表3所列临界条件叠加干扰试验电压，装置应无误动或拒动现象。
四、结构、外观
1.柜体要求具有足够的强度和钢度（板材厚度2mm），能够承受所安装元器件及短路时所产生的动、热稳定。
同时不因成套设备的吊装、运输等情况而影响设备的性能。
2.本次改造计划采用两面柜体配置，励磁机励磁调节器组一面屏，发电机励磁调节器组一面屏。
3.柜内内所安装的元器件必须经过严格筛选。
元器件排列整齐、层次分明、便于维修和拆装，并留有足够的空间。
柜内设备机械配合和间隙均符合机械和电气距离上的要求，控制和操作灵活、可靠。
4.柜体尺寸为宽×深×高：
800cm×800cm×2260cm；柜体颜色为国标，须经买方认可。
5.装置机箱应采取必要的防静电及电磁辐射干扰的保护措施。
机箱的不带电部分应在电气上连成一体，并可靠接地。
6.机箱内板卡应安装灵活，接触可靠，更换方便。
7.调节器柜包括所有安装在上面的成套设备或单个组件，皆应有足够的机械强度和正确的安装方式，保证在起吊、运输、存放和安装过程中不会损坏。
8.调节器柜的结构应能防尘、防潮、防止虫或动物进入。
能承受所规定高温和低温，防止调节器柜内支架的振动。
9.调节器柜应装有截面不小于100mm2的铜接地铜排，它应连接到主框架的前面、侧面和后面，接地铜排末端应装好可靠的压接式端子，以备接到电站的接地网上。
接地铜排应与柜体绝缘。
10.调节器柜中设备的安排及端子排的布置应保证各套保护装置的独立性，在某个通道故障时可以实现其交、直流回路的隔离，以便更换故障元件，同时不影响其它另一个通道的正常运行。
11.调节器柜中内部接线应采用耐热、耐潮和阻燃的绝缘铜线，柜内导线的接线端应有清晰、耐久的回路标号，柜内布线尽量减少强弱电之间的干扰。
12.柜顶不设置小母线，所有电源、电压、电流等引入回路全部经过端子排实现，在设计上考虑可联端子的数量。
端子排均采用单层端子排。
13.调节器柜应具有较强的抗干扰能力，应不受无线电及通讯设备（如移动电话、对讲机等）的影响。
14.调节器柜及其上的全部装置（柜体前后）都应有标签框，在设备本体上也应有同样的识别标志。
15.调节器柜内每套装置的直流电源及交流电源、交流电压回路需经过快速小开关，快速小开关为进口产品，该小开关应有足够的断流容量。
直流电源开关为直流专用开关，不能用交流开关代替，交直流空气开关不能混用。
小开关名称、用途应标注清楚。
16.外部来的电流、电压、直流电源要经过抗干扰措施后再进装置。
17.端子排应保证有足够的绝缘水平。
端子排至少应有30个备用端子，必要时可增加。
每侧端子排距地不宜低于350mm。
直流电源正负极及正电源与合闸或跳闸回路（操作输出）之间不允许接在相邻端子上。
每个端子上的接线不应超过两根。
端子排应采用质量优良的新型凤凰端子。
端子排的布置要便于外部电缆的排列及接线。
18.电流回路端子排应具有在运行中能可靠封电流回路的功能。
19.调节器装置所配指示灯、按钮、指示仪表、继电器等附件应选用知名品牌，性能优良，不易损坏。
20.调节器装置各功能、开关等操作分为就地和远方，与远方配合的各接点引至端子排，通过电缆连接。
五、试验
励磁系统设备出厂、交接完成不限于下列试验：
序号
试验项目
出厂试验
交接试验
1
励磁系统各部件的绝缘测定及介电强度试验
#
#
2
自动励磁调节器各基本单元的静态特性试验以及总体静态特性
#
#
3
控制、保护、信号及检测设备动作正确性试验
#
#
4
自动励磁调节器的电压整定范围试验
#
#
5
起励和逆变模拟试验
#
6
发电机空载状态下10%阶跃响应试验
#
7
在自动励磁调节器投入情况下，测定发电机电压-频率特性
#
8
发电机在空载和额定工况下的灭磁试验
#
9
自动/手动自动切换试验
#
#
10
两套自动调节通道相互切换试验
#
#
11
在自动励磁调节器投入情况下，测定发电机电压调差率
#
#
12
最大励磁电流限制模拟试验
#
#
13
励磁过电流限制器模拟试验
#
#
14
欠励限制器动作试验
#
#
15
噪声试验
#
#
16
发电机甩负荷试验
#
17
励磁系统各部分温升试验
#
18
励磁系统在额定运行方式下168小时连续试验
#
19
励磁装置的低压大电流试验
#
20
发电机零起升压试验
#
21
自动励磁调节器各单元特性试验
#
#
22
发电机起励试验
#
23
励磁控制系统静差率测定
#
24
核相试验
#
25
励磁调节装置的老化试验
#
26
功率整流装置输出尖峰电压测量
#
27
励磁系统模型和参数的确认试验
#
28
励磁调节装置抗电磁干扰试验
#
29
励磁系统各部件绝缘试验
#
#
30
励磁系统各部件及回路的工频耐压试验
#
#
31
PSS试验
#
32
发电机各种工况下的带负荷试验
#
#表示要完成该试验项目，各项试验按国标或相关的行业标准进行。
如有遗漏，按国标和相关行业标准补充。
六、项目资料及技术服务培训要求
1.技术资料
1.1励磁系统说明书（含原理、安装、试验、整定、运行、维护、故障查找）及整定说明。
1.2装置原理图（主要单元原理图及主要元件协议）及说明。
1.3装置安装及外形尺寸图。
1.4结合原功率柜，开关柜出据改造后整套励磁系统配线图及接口图纸。
1.5励磁调节器原理图、安装接线图。
1.7现场整组和分单元调试大纲。
1.8出厂试验报告、产品合格证。
1.9数字式调节器和可编程控制器说明书及程序细框图。
1.10励磁系统模型和推荐参数（包括各附加功能单元在内）。
1.11提供型式试验报告。
1.12主要元部件清单。
1.13交货明细表。
1.14其他设计、安装、运行、维护所必须的技术资料。
1.15交接试验后试验单位向用户提供竣工图及交接试验报告。
1.16提供主要易损元器件的使用寿命，同时提供更换方案及措施并有责任协助买方实施该方案及措施。
能保证整套系统安全、可靠、连续运行。
1.17上述资料为6纸质文档套，2套电子文档。
2.技术服务及培训
2.1卖方为买方进行两次专业培训，一次为出厂试验时在制造厂（4人/一周（可按照实际要求修改），卖方提前通知买方），一次为交接试验时在现场。
2.2卖方应负责派经验丰富、技术全面的现场服务人员进行现场安装及调试、试验，确保所供设备安全、正常投运。
卖方服务人员的一切费用己包含在合同总价中，它包括诸如服务人员的工资及各种补助、交通费、通讯费、食宿费、医疗费、各种保险费、各种税费等等。
现场服务人员的工作时间应满足现场运行的要求。
买方不再因卖方现场服务人员的加班和节假日而另付费用。
未经买方同意,卖方不得随意更换现场服务人员。
同时，卖方须及时更换买方认为不合格的卖方现场服务人员。
2.3卖方负责免费软件升级。
2.4买方需要卖方进行现
升级会员 