励磁系统建模试验方案
目 录
1.试验目的 .................................................................. 0 2.试验内容 .................................................................. 0
3.试验依据 .................................................................. 0
4.试验条件 .................................................................. 0
5.设备概况及技术数据 ........................................................ 1
6.试验内容 .................................................................. 4
7.试验分工 .................................................................. 6
8.环境、职业健康安全风险因素辨识和控制措施 .................................. 7
9.试验设备 .................................................................. 7
1.试验目的
对被测试机组的励磁系统进行频率响应以及动态响应测试，确认励磁系统模型参数和特性，为电力系统分析计算提供可信的模型数据。 2.试验内容
2.1励磁系统模型传递函数静态验证试验。 2.2发电机空载特性测量及空载额定状态下定子电压等各物理量的测量。 2.3发电机时间常数测量。 2.4 AVR比例放大倍数测量试验。 2.5系统动态响应测试（阶跃试验）。 2.6 20%大干扰阶跃试验。 2.7对发电机进行频率响应测试。 3.试验依据 Q/GDW142-2012《同步发电机励磁系统建模导则》 设备制造厂供货资料及有关设计图纸、说明书。 4.试验条件
4.1资料准备
励磁调节器制造厂应提供AVR和PSS模型和参数。
电机制造厂应提供发电机的有关参数和特性曲线。
4.2设备状态要求
被试验发电机组励磁系统已完成全部常规的检查和试验，调节器无异常，具备开机条件。 5.设备概况及技术数据 容量为135MW，励磁系统形式为自并励励磁方式，励磁调节器采用南瑞电控公司生产的NES6100型数字励磁调节器。其励磁系统结构框图如图1： 图1 励磁系统框图 5.1励磁调节器模型： 11+TRSOEL++UELKPKI/SKDS1+TdS+++11+TASUcURmaxURminUFUgref+-+UPSS发电机传递函数+发电机机端电压UGG(S)图2 励磁调节器模型
励磁调节器内部参数如下表：
Kp Ki Kd Td αmax αmin
5.2发电机：
生 产 厂 家：南京汽轮机电机厂
型 号： QFR-135-2
额定视在功率： 158.8 MVA
额定有功功率： 135 MW 额定定子电压：13.8 kV 额定定子电流：6645 A 额定功率因数： 0.85 额定励磁电流： 893 A 额定励磁电压： 403 V 额定空载励磁电流： 328 A 额定空载励磁电压： 147 V 额定转速： 3000 r/min
发电机轴系（发电机+燃气轮机
转子绕组电阻：0.3073Ω（15℃ ） 0.3811Ω(75℃), 0.4179Ω(105℃试验值)
转子绕组电感：
直轴同步电抗Xd（非饱和值/饱和值）： 219.04/197.15
直轴瞬变电抗Xd’（ 非饱和值/饱和值）： 30.02/27.02
直轴超瞬变电抗Xd”（ 非饱和值/饱和值）： 19.63/17.67
横轴同步电抗Xq（非饱和值/饱和值）： 205.96/182.36 横轴瞬变电抗Xq’（ 非饱和值/饱和值）： 36.03/32.42 横轴超瞬变电抗Xq”（ 非饱和值/饱和值）：23.1/20.79 直轴开路瞬变时间常数 Td0’ : 9.8 秒 横轴开路瞬变时间常数 Tq0’ : 1.089秒 直轴开路超瞬变时间常数 Td0” : 0.06秒 横轴开路超瞬变时间常数 Tq0” : 0.054秒 6.试验内容 本试验为空载动态试验。在发电机3000转额定转速，保持空载额定状态时进行，需时三小时。
6.1发电机空载特性试验：
发电机维持额定转速，发电机空载，将发电机定子电压、励磁电压、励磁电流接入电量记录分析仪。
逐渐改变磁电流，测量发电机定子电压20%——120%额定电压（当发电机与主变压器相连时发电机电压不能超过105%额定电压）上升和下降特性曲线。测量交流发电机空载情况下，励磁电流和机端电压的关系。
6.2发电机时间常数测量
在发电机空载条件下，励磁调节器运行在“定控制角方式”：在调节器软件中的可控硅触发模块中，断开输入的PID控制信号，直接设定触发角，使发电机转子电压阶跃，用电量记录分析仪测录发电机电压上升的曲线，计算发电机转子时间常数。 6.3 20%大干扰阶跃试验 发电机维持额定转速，使用自动励磁方式。 用自动励磁调节器调整发电机电压为50%额定电压，进行20%阶跃（上阶跃）试验，用电量记录分析仪测录发电机电压、转子电压、转子电流。 6.4 AVR比例放大倍数测量 发电机维持额定转速，发电机空载，使用自并励方式。 将发电机定子电压、励磁电压、励磁电流接入电量记录分析仪。 退出调节器积分环节，降低比例放大倍数，逐渐改变给定电压，同时测量发电机定子电压、励磁电压、给定电压。
AVR比例放大倍数记录表：
给定参考电压 机端电压测量值 发电机励磁电压 励磁机励磁电压 6.5电压给定阶跃试验
测量励磁系统整体特性。发电机维持额定转速，使用自动励磁方式。 试验方法： 用自动励磁调节器调整发电机电压为95%额定电压，进行5%阶跃（上、下）试验，用电量记录分析仪测录发电机电压、转子电压、转子电流。 7.试验分工 7.1 研究院有限公司应做的工作 7.2发电厂应做的工作 提供给研究院有限公司。 7.2.2负责协调和联系试验有关各方（调度，制造厂等）和安排试验并配合试验。
熟悉设备的发电厂人员或制造厂人员进行，其他操作由运行人员进行。均一人操作一人监护，防止对励磁系统的误操作。
7.3设备制造厂应做的工作
8.环境、职业健康安全风险因素辨识和控制措施
8.1 本试验可能造成不良环境因素：废弃的电线、电缆、电工胶布等。
对可能造成不良环境因素所采取的对策：工作完成后及时清理现场。
8.2 本试验可能出现的现场危险源辨识如下：
220V交流电源，380V交流电源，电压阶跃试验可能产生的过电压，量测转子电压时需接触的整流柜铜板（高压），实验过程中可能出现接线错误造成PT短路、CT开路在二次侧产生高电压。 现场危险源可能造成的情况及后果：人体接触电源或量测转子电压时接触整流柜铜板而引起触电事故，试验可能产生过电压导致发电机烧毁，设备接线错误导致的短路使电线烧毁造成火灾和设备损坏，试验接线错误造成的PT短路、CT开路可能引起触电事故。 8.3 对可能出现的危险源采取的控制方法以及安全措施： 8.3.1 严格按照部颁“电业安全工作规程”做好试验时的安全工作。 8.3.4临时降低发电机过压保护的整定值，115%额定电压，0秒跳开灭磁开关。本试验结束后退出过压保护。 9.试验设备
序号 仪器名称 型号 编号 有效期限 1 便携式电量记录分析仪 TK2016 20121023122
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