励磁系统技术要求

励磁系统技术要求

1.1.1 总的要求

自动励磁调节装置能在-5℃～+45℃环境温度下连续运行；也能在湿度最大的月份下，月平均最大相对湿度为90%，同时该月平均最低温度不高于25℃的环境下连续运行。励磁系统容量能满足发电机最大连续出力和强励要求。

1.1.1.1采用高起始响应的自并励静止励磁系统（采用进口产品，其中励磁变压器采用国产设备）。励磁系统的特性与参数满足电力系统各种运行方式和发电机所有运行条件的要求。

1.1.1.2在强励条件下，励磁电压增长值达到顶值电压和额定电压差值的95%时所需的时间不大于0.05s。

1.1.1.3 当发电机的励磁电压和电流不超过其额定励磁电压和电流的1.1倍时，励磁系统应保证连续运行。

1.1.1.4 励磁系统的短时过载能力超过发电机励磁绕组的短时过载能力，强励倍数不小于2（对应发电机端电压Ue时），允许强励时间不低于20秒。

1.1.1.5 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。

1.1.1.6阶跃响应

（1）对于自并励静止励磁系统，在空载额定电压下，当阶跃量为发电机额定电压的5%时，超调量不大于阶跃量的30%；振荡次数不超过3次，上升时间不大于0.6秒，发电机定子电压的调节时间不大于5秒。发电机额定负载时阶跃响应：阶跃量为发电机额定电压的2%-4%，有功功率振荡次数不大于5次，阻尼比大于0.1，调节时间不大于10S。

（2）发电机零起升压时，自动电压调节器应保证发电机定子电压最大值不大于额定值的110%，振荡次数不超过3次，调节时间不超过10秒。

1.1.1.7 自动电压调节器的调压范围

发电机空载时应在70%～110%额定电压范围内稳定平滑调节整定，电压的分辨率应不大于额定电压的0.2%。手动励磁控制单元应保证发电机励磁电压能在空载额定励磁电压的20%到额定励磁电压的110%进行稳定、平滑地调节。

1.1.1.8 电压频率特性

当发电机空载运行时，频率每变化额定值的±1%，发电机电压变化应不大于额定值的±0.25%。

在发电机空载运行状态下，自动电压调节器的调压速度，不大于1%额定电压/秒；不小于0.3%额定电压/秒。

1.1.1.9 励磁系统电压响应比：对于静态励磁不小于3.5倍/秒。

1.1.1.10 自动电压调节器（AVR）

AVR采用数字微机型，其性能可靠，具有微调节和提高发电机暂态稳定的特性。具有手动和双自动通道，各通道之间相互独立，可随时停运任一通道进行检修。各备用通道可自动跟踪，保证无扰动切换。AVR具备过压保护功能和PID功能，应采用主从运行方式，在故障情况下可实现无扰动切换。AVR留有与DCS的硬接线接口，以便实现控制室内对AVR的远方控制。AVR还应留有足够的通讯接口，以便与DCS和电厂电气监控系统通讯。接口形式和通讯规约应满足通讯要求。

AVR柜可采用自然通风或强迫通风，风机故障时应能保证AVR正常运行。AVR柜应为封闭式，进风口应有空气过滤器，柜体的保护接地和工作接地应分开。

1.1.1.11 AVR至少应设有下列附加单元，不限于下列单元

远方/就地给定装置；过励磁限制；过励磁保护；低励磁限制；低励磁保护；电力系统稳定器（PSS采用加速功率型）；V/Hz限制及保护；功率因数控制器；其他附加单元；AVR遵守EMS规范，满足电磁兼容性的要求。有静电屏蔽和抗干扰技术。

1.1.1.12 励磁系统具备AVC（自动电压控制）功能接口，该接口采用4～20mA模拟量和通

讯接口两种方式，能够接入电力调度中心的AVC系统。

2 调节器运行规程

2.1 运行操作说明

UNITROL-F系列微机AVR装置，有许多指令可以使用就地控制和远方控制。

操作指令及其返回信号

控制指令(按钮或触点) 返回信号指示灯

励磁投入 Excitation ON 励磁投入灯亮

励磁退出 Excitation OFF 励磁退出灯亮

自动模式 AUTO ON 自动模式灯亮

手动模式 MAN ON 手动模式灯亮

增加励磁 RAISE 设定值最大灯

减少励磁 LOWER 设定值最小灯

恒Q/恒Var投入 IMPACT ON 恒Q/恒Var模式灯亮

恒Q/恒Var退出 (IMPACT OFF) 恒Q/恒Var模式灯亮

2.1.1 励磁投入/退出

2.1.1.1 励磁投入按钮起动励磁设备工作，并增加励磁使发电机电压到额定值。

2.1.1.2 励磁退出按钮关断励磁设备，用时使可控硅进入逆变模式，使发电机灭磁。经过

60S后关闭可控硅触发脉冲，如果此时参数RELEASE FCB OFF被设置为YES(1)则该操作同时分断灭磁开关。

2.1.2 自动模式和手动模式

2.1.2.1自动模式是调节发电机端电压恒定，而手动模式是维持励磁电流恒定。这两种运行

模式可以通过自动模式按钮和手动模式按钮相互切换。

2.1.2.2当自动模式运行时出现故障，则自动切换至手动模式运行，只有在故障消除以后才

能切回自动模式运行。为了保证无冲击切换，AVR设有自动跟踪功能，当切换允许灯亮时（READY FOR CHANNEL SELECTION）,切换操作才能保证无冲击。

2.1.2.3手动模式是作为自动模式的备用运行模式，主要在设备调试，维护或故障时使用，

因此需由培训过的操作人员来管理。在手动模式运行时，低励限制和V/HZ限制照样起作用。

2.1.3 恒COS /Var投入/切除

当励磁系统在自动模式且并网运行时，可以投入或切除恒功率因数/恒无功模式，至于哪种模式有效由检修人员改变参数的设置。

2.1.4 增励/减励按钮在自动模式、手动模式、恒功率因数模式、恒无功模式中都可以使用，

用于改变设定点。

2.1.4.1 在自动模式中

增励/减励指令用于调节发电机电压的设定值，空载时可改变发电机端电压，负载时则改变无功功率，当调整达到发电机及其转子的各种限制时，相应的限制会起作用以保护发电机的安全运行。当调整设定值达到设定的上下限时，越限调整则不起作用，同时点亮相应的上限指示灯。

2.1.4.2 在手动模式中

（1）增励/减励指令同样在空载时改变发电机电压，负载时改变无功功率，但运行人员必须保证调整操作不得超过发电机的限制值，因为在自动模式中可用的限制器在手动模式中可能无效，当调整设定值达到设定的上下限时，越限调整将不再起作用，同时点亮相应的上下限指示灯。当发电机主开关打开时，启动励磁调节器，则自动设定励磁电流为空载励磁电流If0 。

（2）跳闸指令：内部故障时（如发电机保护），励磁系统自动切除，同时灭磁开关分闸。

状态和报警信息

FLELD BREAKER ON 灭磁开关合

FIELD BREAKER OFF 灭磁开关分

LOCAL 就地控制

LIMITER ACTIVE ,OVEREXCITED 过励限制指示

LIMITER ACTIVE, UNDEREXITED 欠励限制指示

ALARM MESSAGTE 报警信息

READY FOR CHANNEL SELECTION 切换就绪

（3）就地控制：在ABB的UNITROL-6000系列励磁产品中，通过设置在柜门上的15”

彩色触摸屏实现监视和控制励磁系统，并且通过使用手持式控制盘也可实现就地控制功能,该控制盘有8个轻触按键和420字符LCD显示器，一般嵌于柜门上，通过RS485与励磁模块连接。该控制盘可以完成励磁设备的几乎所有操作，包括设备状态指示，故障信息记录，参数修改，运行数据显示等等。

灭磁开关和励磁设备投、切控制：在就地操作过程中，灭磁开关投切键和励磁设备投切键在所有的运行模式中都可以立即操作，但受系统锁定功能除外（如当发电机挂网时按键STOP则不起作用）见下表：

2.2 安全运行注意事项

2.2.1必须在调试工作圆满完成之后；

2.2.2根据维护计划定期对设备进行维护保养；

2.2.3 出现的任何故障必须联系检修人员处理；

2.2.4 所有调整过的参数设置必须经检修人员检查并进行实验，方可投入运行。

2.2.5 #1、#2机组励磁系统采用UNITROL-6000系列微机励磁调节装置， AVR 可控硅整流

器采用N-1冗余配置，即三个可控硅整流器并联工作，当其中一个可控硅整流桥故障退出后，仍可以满足各种运行工况。AVR正常采用“自动”、“远方”、“通道1（或2）”投入，“通道2（或1）”跟踪的运行方式。

2.2.6正常每组整流桥有一组风扇运行，如风压低，将切换至另一组运行，并报警。

2.2.7正常运行时，环境温度应不大于42℃。当整流桥温度达52℃时报警，并限流；达76℃

时，整流桥跳闸。

2.2.8正常运行时，为防止整流桥温度过高，应由检修人员定期清理整流柜门风扇滤网，每

月不得少于两次，环境条件较差时每周清理一次。

2.2.9AVR避免长时间停电，以免丢失程序，尤其是大修期间。

2.2.10机端为额定电压时，强励顶值电压和电流可达2倍，即604V、 5020A；强励允许持

续时间为20秒。

2.2.11 UNITROLR-6000正常采用残压起励；在起励过程中，在可控硅整流器的输入端加入

10V-20V的电压即可正常工作。如果电压低于10V-20V，可控硅整流器就会被连续地触发（二极管工作模式），达到该值后切到正常方式。如果在几秒内残压起励失败，则应起动备用起

励回路。在机端电压达到发电机电压的30%时，备用起励回路自动退出，立即开始软起励过程并建压到预定的电压水平；整个起励过程和顺序控制通过AVR软件实现。

2.2.12 励磁调节器为双通道微机型数字式励磁调节器。每通道除自动控制模式外，还带手动控制，具有自动／手动切换功能。两路通道正常时一路工作，另一路热备用，发生故障时，能自动地、无扰动地切换至备用通道并闭锁故障通道。

2.2.13 励磁调节器具有自动跟踪功能。能在自动和手动之间以及通道1和通道2之间自动跟踪并且能无扰动地切换，切换时发电机无功功率无大幅度的波动。

2.3 励磁系统保护

2.3.1 励磁系统保护功能

2.3.1.1 过流保护：包括反时限过流保护和瞬时过流保护；

2.3.1.2 P/Q保护：目的是在发电机超出其稳定极限之外工作的情况下，跳开发电机。

2.3.1.3 过激磁保护（V/HZ继电器）：如果V/HZ达到1.15时，延时2秒切换通道，切换通道后如未限制住瞬时跳灭磁开关；

2.3.1.4直流侧过电压保护：采用跨接器电路，该电路采用雪崩二极管用于测控转子回路中的正向和反向过电压，当雪崩二极管被击穿，相连的可控硅被触发，立即将灭磁电阻器并联连接到转子回路上。同时发出跳闸命令使磁场断路器断开。

2.3.1.5交流侧过电压保护：置于每个整流桥的交流侧过电压保护回路吸收由晶闸管整流而引起的电压尖峰。

2.3.1.6 PT断线保护；

2.3.2 其它的监测和保护功能

2.3.2.1 调节器的工作电流监测功能；

2.3.2.2 励磁变温度测量功能；

2.3.2.3 PSS各种限制保护监控及手动控制等软件功能；

2.3.2.4 励磁电压的自动调节功能；

2.3.2.5 双通道自动跟踪和切换功能；

2.3.2.6 有功和无功功率补偿功能：

2.3.2.7 过励限制、欠励限制、最大励磁电流限制器、定子电流限制器、P/Q限制功能。2.3.3 励磁调节器装设下列信号：

2.3.3.1 AVR 1号通道故障；

2.3.3.2 AVR 2号通道故障；

2.3.3.3 过磁通报警；

2.3.3.4 低励限制动作；

2.3.3.5 转子过流反时限限制动作；

2.3.3.6 转子过流反时限限制报警；

2.3.3.7 PT故障；

2.3.3.8 自动运行；

2.3.3.9 手动运行；

2.3.3.10 AVR正常；

2.3.3.11 起励失败；

2.3.3.12 设定点上限到；

2.3.3.13 设定点下限到；

2.3.3.14 恒无功调节投入/退出；

2.4 励磁系统的检查、维护

2.4.1 投入运行前的检查：

2.4.1.1 励磁系统的所有检修工单已终结，设备经检查验收合格已移交运行可投入运行；2.4.1.2 检查励磁系统的临时安全措施均已拆除和收回。

2.4.1.3 灭磁开关的控制电源及调节器电源已送电正常；

2.4.1.4 励磁系统无异常报警和故障信号；

2.4.1.5 励磁系统切换至远控；

2.4.1.6 励磁系统切换至自动方式；

2.4.1.7 发电机空载状态下，励磁设备的所有输入、输出参数正常；

2.4.1.8 检查控制柜门关好，方可以投入运行；

2.4.1.9 无刷励磁系统设备各部清洁完好，接线牢固，无短路接地现象。

2.4.1.10 检查励磁变各部完好，符合投运条件；

2.4.1.11 发电机滑环、电刷各部完好，刷辫接触良好，铜辫排列整齐。

2.4.2 运行中的检查

2.4.2.1 控制室检查：

（1）运行限制器无动作信号；

（2）工作调节器的设定点未达到限制值；

（3）双通道跟踪平衡，允许切换；

（4）励磁电流、发电机电压和无功功率稳定。

2.4.2.2 励磁柜检查：

（1）无报任何警信号及无非正常异音，各表记显示正常；

（2）各励磁柜电流显示正常，基本平衡，电流差小于平均值±10%；

（3）励磁装置在远控、自动运行方式

（4）检查励磁调节柜、整流柜、灭磁柜内各指示灯、切换开关、刀闸、开关与运行状态相符, 主、从调节通道无故障，无整流柜故障、退出等现象；

（5）调节柜快熔的温度不超过80℃，冷却风机运转正常，柜内控制面板无异常报警；

（6）励磁装置运行期间严禁打开励磁装置柜门，励磁系统投备用时必须关闭好各柜门。

（7）功率柜通风正常，无异常噪声和异味;

（8）励磁小室空调运行正常；

2.4.2.3 励磁变、滑环电刷检查：

（1）励磁变运行正常，无异常声音；

（2）检查励磁变温度检测仪运行正常，各项温度显示正常；

（3）检查冷却风扇运行是否正常，控制投自动状态(85℃启动，75℃停止)；

（4）检查励磁变温度不得高于100℃，高达110℃时，温度高报警；

（5）检查滑环、电刷各部完好，滑环、电刷温度正常，无过热环火现象，铜辫排列整齐，接头无过热现象。