发电机励磁系统小电流试验方案

**电厂#4发电机励磁系统建模和参数测试试验方案批准：审核：编写：**电厂2004年9月8日目录一总则 (1)1 概述 (1)2 试验目的 (1)3 试验原理方法 (1)4 试验仪器 (2)5 安全注意事项 (2)6 组织措施 (2)二试验项目 (3)1 空载频域法试验 (3)2 空载时域法（阶跃响应）试验 (4)3 解除试验接线 (4)附表：需要提供的发电机励磁系统有关参数表 (5)一总则1 概述**电厂4号机为容量100MW的汽轮发电机组，励磁系统为交流励磁机励磁方式，采用**厂生产的微机WKLT-05型自动励磁调节器。

根据省公司纪总[2002]25号《**省发电机励磁系统建模和参数测试工作会议纪要》的要求，需进行发电机励磁系统模型建立和参数测试工作，特编制此测试方案。

2 试验目的开展励磁系统建模和参数测试工作对电网安全稳定运行和各发电企业安全经济发供电都具有重要意义，也是**电网与华东联网后，联合电网运行管理的一项重要工作。

发电机励磁系统对电力系统的电压控制和稳定控制具有重要的作用，对电力系统的动态过程影响大。

在电力系统分析工作中广泛应用发电机励磁系统数学模型，励磁系统（包括PSS）的数学模型是对发电机励磁系统物理过程的数学描述，作为电力系统机电暂态过程数学模型的重要组成部分，必须比较精确地模拟，才能为合理安排系统和电厂的运行方式、布置安全措施提供较为精确的仿真依据，从而充分利用各发电厂的发电能力，满足大功率向华东送电的需要。

根据省公司的检修计划，在**电厂选4号机检修完成前后，进行该发电机励磁系统模型和参数测试的现场试验。

试验时间约为8小时3 试验原理方法3.1 原理方法一（频域分析法）将发电机励磁系统及其各环节视为单输入－单输出系统，在A VR 的输入端注入由0.1～12Hz的伪随机小幅信号（HP35670A动态信号分析仪或其他装置输出的）产生的小幅伪随机干扰，用HP35670A仪器同时测量单输入－单输出环节的两端的随机摆动信号，由HP35670A仪器分析出频谱特性图，再的拟合出该环节的传递函数，即可以得出发电机励磁系统及其各环节的模型参数。

EX2100励磁装置小电流试验方法介绍李花摘要：望亭发电厂在2005年、2006年先后投运了两台GE公司生产的9FA燃气-蒸汽联合循环轮机组，其中EX2100励磁调节器是最重要的电气核心设备，设备的可靠性直接影响到机组运行的安全性，因而掌握EX2100励磁装置的维修检验技术也是至关重要的。

关键词：励磁调节器静态试验、可控硅、触发角随着发电机组装机容量的增大，发电机要求的额定励磁电压和励磁电流越来越大，大功率励磁系统的安全性也显得越来越重要。

随着国内大量引进美国GE 公司制造的9FA燃气轮机组，对其配套使用的EX2100励磁装置的设计原理、运行操作规程、检修工艺的掌握也已成为电厂技术人员学习掌握的重点。

EX2100这套励磁装置是GE公司第三代数字静态式励磁系统，设计采用冗余微机系统，并配有强大的通讯功能、庞大的菜单系统及控制参数，再加上说明书是全英文的，国内电厂技术人员要深入学习并掌握EX2100的运行、检修技术是相当困难的。

对照国内励磁系统监督标准《发电机励磁系统技术监督规程》DL/T-1049-2007，在机组大修时务必要进行励磁系统静态试验已确保励磁系统的可靠性，但由于国内技术人员对EX2100技术掌握有限，技术人员要自主进行该项试验是非常困难的。

据了解多数电厂的励磁调节器的静态试验都是直接委托GE公司技术人员上门服务，其服务费用是相当昂贵的。

我厂经过多次对EX2100励磁装置现场试验并与GE公司技术人员反复交流，已初步掌握了EX2100的静态试验方法，在此简单介绍和交流下EX2100励磁装置静态试验的小电流试验方法，以供同行技术人员参考。

励磁系统开环试验（即小电流试验）的目的是创造一个模拟的环境来检查励磁调节器的基本控制功能，检查励磁调节器可控硅脉冲可靠触发的能力、可控硅完好性、同步信号回路的相序和相位，检测调节器的触发脉冲是否正确。

小电流试验是用外接电阻模拟转子绕组接入励磁系统一次回路中，通过改变调节器触发角度，用示波器观察不同触发角度下输出的励磁电压波形，检查同步信号回路的相序和相位，查看调节器的触发脉冲是否正常，以检查可控硅功率桥是否均能可靠触发、可控硅输出波形是否正确，同时检查调节器的冗余切换、信号跟踪，励磁增减操作等功能，以初步验证励磁系统能否正常工作和检查回路正确性。

同步发电机励磁调节及励磁系统实验一、实验目的1．加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务；2．了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；3．熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动；4．了解微机励磁调节器的基本控制方式；5．了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响；6．了解几种常用励磁限制器的作用；7．掌握励磁调节器的基本使用方法。

二、原理与说明同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。

励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。

图1 励磁控制系统示意图实验用的励磁控制系统示意图如图1所示。

可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。

当三相全控桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。

而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。

两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α角限制。

微机励磁调节器的控制方式有四种：恒U F（保持机端电压稳定）、恒I L（保持励磁电流稳定）、恒Q（保持发电机输出无功功率稳定）和恒α（保持控制角稳定）。

其中，恒α方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。

同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。

当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。

发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角α小于90°；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于90°，实现逆变灭磁。

电力系统稳定器――PSS是提高电力系统动态稳定性能的经济有效方法之一，已成为励磁调节器的基本配置；励磁系统的强励，有助于提高电力系统暂态稳定性；励磁限制器是保障励磁系统安全可靠运行的重要环节，常见的励磁限制器有过励限制器、欠励限制器等。

实验报告二实验名称： 直流发电机实验实验目的： 掌握用实验方法测定直流发电机的运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。

实验项目：1.他励发电机的空载特性：保持N n=n ，使I=0，测取0f U =f(I )。

2.他励发电机的外特性：保持N n=n ，使f fN I =I ，测取U=f(I)。

3.他励发电机的调节特性：保持N n=n ，使N U=U ，测取f I =f(I)。

（一）填写实验设备表（二）空载特性实验填写空载特性实验数据表格表2-1 n=n N=1600r/min（三）外特性实验填写外特性实验数据表格表2-2 n=n N=1600r/min I f2=I f2N（四）调整特性实验填写外特性实验数据表格表2-3 n=n N=1600r/min,U=U N=200V（五）问题讨论1. 什么是发电机的运行特性？对于不同的特性曲线，在实验中哪些物理量应保持不变，而哪些物理量应测取？答：发电机的外部可测量有三个，即端电压U、负载电流I、励磁电流。

当发电机正常稳态运行时，3个物理量中1个保持不变，另外2个之间的关系称为发电机的运行特性。

所以，衡量直流发电机的性能，通常用其特性曲线来判定。

包括空载特性、外特性、效率特性。

的大小，端电压将跟着变化。

这个变化关系曲线被称为直流发电机的空载特性曲线，该曲线可以看出电机运行点的磁路饱和程度。

流发电机的负载电流，端电压随负载电流变化的关系被称为直流发电机的外特性。

2. 做空载试验时，励磁电流为什么必须单方向调节？答：发电机空载试验，励磁电流不能为零，因为励磁电流如果是零的话，输出电压将无穷大，会击穿电机的绝缘层，所以励磁只能从小电流向大电流方向单方向调，防止励磁电流调到零。

3. 实验的体会和建议答：通过此次实验，我掌握了发电机的运行特性。

发电机的转速由原动机决定，一般认为转速恒定。

除了转速N外，发电机的外部可测量有三个，即端电压U、负载电流I、励磁电流。

浅议ABB UNITROL-5000励磁系统小电流调试王治摘要：本文介绍了ABB UNITROL-5000型励磁系统小电流调试的定义和目的，总结了调试中需采取的安全措施、接线方法、参数修改以及调试方法。

对从事此类型励磁系统调试的工作人员具有很好的指导和借鉴意义关键词：ABB UNITROL-5000；励磁系统；小电流；调试1概述励磁系统小电流试验是励磁系统静态试验的一个非常重要的试验项目,属于开环试验。

励磁系统小电流试验是指:在整流柜的阳极输入侧外加380V交流厂用电为励磁系统的输入电源,整流柜直流输出侧用电炉做负载，调整控制角,用改变移相触发的控制信号方式检查励磁输出与控制信号的对应关系。

其目的是创造一个模拟的环境检查励磁调节器的基本控制功能,脉冲可靠触发的能力,晶闸管完好性等。

同时检查同步信号回路的相序和相位,看调节器的触发脉冲是否正确,检查晶闸管功率桥是否均能可靠触发,检查晶闸管输出波形是否正确。

贵州兴义电力发展有限公司的励磁系统采用ABB UNITROL-5000型发电机励磁系统,现以其为例介绍小电流试验的调试2 ABB UNITROL-5000型励磁系统小电流调试2.1 试验接线2.2 安全措施2.2.1 解开励磁调节器与励磁变低压侧的软连接。

2.2.2 将发电机励磁碳刷全部拔出，并将发电机励磁端房间门全部锁死，并挂“止步，高压危险”标示牌。

2.2.3 在励磁调节柜四周设置安全围栏，防止与试验无关人员误入。

2.3 准备工作2.3.1 将励磁调节柜内所有保险拔出，将测量同步电压的PSI板卡接线拔出，用500V绝缘摇表测量其三相交流母线绝缘，绝缘电阻应大于0.8MΩ。

测量完毕后恢复保险和PSI板卡接线。

2.3.2将三相交流400V电源接入励磁调节柜交流母线，送上电源，并用相序表测量三相相序正确后将电源断开，400V交流电源容量应≥20A，并通过空气开关接入。

2.3.3将励磁调节柜直流母线正负极之间接入一个电阻性负载，能耐压500V电压，电阻负载应放置在绝缘、耐热物体上，不宜直接放在地上。

发电机励磁系统调试方案河南电力建设调试所鹤壁电厂二期扩建工程2×300M W 机组调试作业指导书HTF-DQ306目次1 目的 (04)2 依据 (04)3 设备系统简介 (04)4 试验内容 (05)5 组织分工 (05)6 使用仪器设备 (05)7 试验应具备的条件 (05)8 试验步骤 (06)9 安全技术措施 (10)10调试记录 (10)11 附图（表） (10)1 目的为使发电机励磁系统安全可靠地投入运行，须对励磁系统的回路接线的正确性、自动励磁调节器的性能和品质以及励磁系统所有一、二次设备进行检查和试验，确保励磁调节器各项技术指标满足设计要求，特编制此调试方案。

2 依据2．1 《电力系统自动装置检验条例》2．2 《继电保护和安全自动装置技术规程》2．3 《大、中型同步发电机励磁系统技术要求》2．4 《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》2．5 《火电工程调整试运质量检验及评定标准》2．6 设计图纸2．7 制造厂技术文件3 设备系统简介河南鹤壁电厂二期扩建工程同步发电机的励磁系统设计为发电机机端供电的自并励静态励磁系统，采用瑞士ABB公司生产的UNITROL5000励磁系统设备。

整个系统可分为四个主要部分：励磁变压器、两套相互独立的励磁调节器、可控硅整流桥单元、起励单元和灭磁单元。

在该套静态励磁系统中，励磁电源取自发电机端。

同步发电机的磁场电流经由励磁变压器、可控硅整流桥和磁场断路器供给。

励磁变压器将发电机端电压降低到可控硅整流桥所需的输入电压，为发电机端电压和磁场绕组提供电气隔离以及为可控硅整流桥提供整流阻抗，可控硅整流桥将交流电流转换成受控的直流电流提供给发电机转子绕组。

励磁系统可工作于AVR方式，自动调节发电机的端电压，最大限度维持发电机端电压恒定；或工作于叠加调节方式，包括恒功率因数调节、恒无功调节；也可工作于手动方式，自动维持发电机励磁电流恒定。

自动方式与手动方式相互备用，备用调节方式总是自动跟随运行调节方式，在两种运行方式间可方便进行切换。

实验二 同步发电机励磁控制实验1.本次实验的目的和要求1）、了解微机励磁调节器的几种控制方式及其各自特点。

2）、了解强励的作用，掌握励磁电压上升速度和强励倍数等几个概念。

3）掌握可控励磁发电系统励磁系统电路原理及其工作特性。

2.实践内容或原理1）微机励磁调节器的几种控制方式及其各自特点励磁调节器具有四种控制方式：恒发电机电压U g ，恒励磁电流I e ，恒给定电压U R 和恒无功Q 。

其中，恒U R 为开环控制，而恒U g ，恒I e 和恒Q 三种控制方式均采用PID 控制，PID 控制原理框图如图2-3-1所示，系统由PID 控制器和被控对象组成，PID 算法可表示为：()()-()e t r t c t = （1）(){()1/() [()]/}P I D u t K e t T e t dt T d e t dt =+⎰+ （2）其中：u(t )—调节计算的输出； K P —比例增益；T I —积分常数； T D —微分常数。

因上述算法用于连续模拟控制，而此处采用采样控制，故对上述两个方程离散化，当采样周期T 很小时，用一阶差分代替一阶微分，用累加代替积分，则第n 次采样的调节量为：0(){()/() /[()- (-1)]}P I D u n K e n T T e i T T e n e n u =+∑++ （3）式中：u 0—偏差为0时的初值。

则第n-1次采样的调节量为：0(-1){(-1)/() /[(-1)- (-2)]}P I D u n K e n T T e i T T e n e n u =+∑++ （4）两式2-3-3和2-3-4式相减，得增量型PID 算法，表示如下：()()- (-1) [()- (-1)]()[()-2(-1)(-2)]P I D u n u n u n K e n e n K e n K e n e n e n ∆==+++ （5） 式中：K P —比例系数；K I —积分系数， I P IT K K T =； K D —微分系数， D D P TK K T =每种控制方式对应一套PID 参数（K P 、K I 和K D ），可根据要求设置，设置原则：比例系数加大，系统响应速度快，减小误差，偏大，振荡次数变多，调节时间加长，太大，系统趋于不稳定；积分系数加大，可提高系统的无差度，偏大，振荡次数变多；微分系数加大，可使超调量减少，调节时间缩短，偏大时，超调量较大，调节时间加长。

UNITROL 5000型励磁调节器励磁小电流试验详细步骤河北省电力科学研究院目录1、概述 (4)2、试验目的 (4)3、试验依据 (4)4、试验仪器 (5)5、ABB电气UNITROL 5000型励磁调节器开环试验详细步骤 (6)6、试验结果分析 (8)7、结论 (11)8、相关技术问答 (12)8.1 什么是励磁系统的小电流试验？ (12)8.2励磁系统小电流试验的作用是什么？ (12)8.3 如何进行励磁系统小电流试验？ (13)8.4 为什么小电流试验没有直流输出？ (13)8.5 如何分析励磁系统小电流试验的录波图？ (13)1、概述近年我国电源建设突飞猛进，在建发电机机组的单机容量迅速提高，发电机的额定励磁电压和励磁电流都越来越大，励磁系统的安全性越来越显得特别重要，在早期的静态调试实验以及机组大修试验中，励磁系统开环试验（小电流试验）是一项非常重要的试验。

励磁系统开环试验需要外接380V的交流电源、阻值恰当且功率合适的电阻负载以及录波器等设备。

为了解决励磁系统开环试验现场准备工作的繁琐性，我们研发了EXOM-Ⅱ型励磁系统开环测试仪，由电源变换模块、负载电阻和显示存储装置组成，实现了励磁系统开环测试的数字化、小型化、便携化。

经现场使用后，EXOM-Ⅱ型励磁系统开环测试仪避免了现场试验准备的繁琐工作，大大节约了励磁系统开环试验的时间，提高了现场试验接线的安全可靠性，进一步降低了试验人员的劳动强度。

2、试验目的励磁系统开环试验的目的是创造一个模拟的环境检查励磁调节器的基本控制功能，脉冲可靠触发的能力，晶闸管完好性等。

同时检查同步信号回路的相序和相位，查看调节器的触发脉冲是否正确，检查晶闸管功率桥是否均能可靠触发，检查晶闸管输出波形是否正确。

3、试验依据4、试验仪器仪器名称：EXOM-Ⅱ型励磁系统开环测试仪研发单位：河北电力科学研究院生产单位：保定云顶电子科技有限公司设备介绍：EXOM-Ⅱ型励磁系统开环测试仪由电源变换模块、负载电阻和显示存储装置组成。

电力工程试验方案电力工程试验是为了检测和验证电力系统的运行状态和性能，以保障电力系统的安全和稳定运行。

本次实验旨在通过对电力系统的各项参数和性能进行测量和分析，深入了解电力系统的运行状况，以及为电力系统的改进和优化提供参考依据。

二、实验对象本次实验以一个小型电力系统为对象，主要包括电源部分、负载部分和配电部分。

其中电源部分包括发电机和变压器，负载部分包括各种不同类型的负载，配电部分包括配电线路和配电设备。

三、实验内容1. 对发电机进行静态参数测量，包括端电压、端电流、励磁电流等。

2. 对发电机进行动态特性测试，包括启动试验、短路试验和负载试验。

3. 对变压器进行参数测量，包括绕组电阻、短路阻抗等。

4. 对负载进行功率测量、功率因数测量等。

5. 对配电线路进行电压降测量和短路电流测量。

6. 对配电设备进行性能测试，包括断路器的动特性、继电保护装置的动特性等。

四、实验原理1. 发电机静态参数测量：发电机的端电压和端电流是发电机最基本的参数，通过对发电机的端电压和端电流进行测量，可以确定发电机的励磁电流和输出功率。

2. 发电机动态特性测试：通过对发电机进行启动试验、短路试验和负载试验，可以了解发电机在不同工况下的动态响应特性。

3. 变压器参数测量：变压器的绕组电阻和短路阻抗是变压器的重要参数，通过测量这些参数可以了解变压器的电气特性。

4. 负载功率测量和功率因数测量：通过对负载的功率和功率因数进行测量，可以了解负载的用电情况和用电质量。

5. 配电线路电压降测量和短路电流测量：通过对配电线路的电压降和短路电流进行测量，可以评估配电线路的电气性能。

6. 配电设备性能测试：对断路器的动特性和继电保护装置的动特性进行测试，可以了解配电设备的开关动作特性和继电保护装置的保护功能。

五、实验方法1. 发电机静态参数测量方法：利用电压表和电流表对发电机的端电压和端电流进行测量，通过测量数据计算得到发电机的励磁电流和输出功率。