大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件DLT 583-2006.doc

1、大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件 DL/T 583-2006 1范围 本标准规定了大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置的基本技术要求、使用的术语、定义、计算方法、试验、技术文件等。 本标准适用于单机容量为 10MW 及以上大中型水轮发电机（以下简称发电机）的静止整流励磁系统及装置的使用与订货要求。目前整流型励磁系统主要是以自并励方式的系统为主，其他方式实际已很少使用。因此本标准主要针对自并励系统进行阐述，整流型励磁系统亦可参照执行。 2规范性引用文件 下列文件中的条款 通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适

2、用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB1094.1 电力变压器第 1部分：总则 OB1094.2 电力变压器第 2部分：温升 OB1094.3 电力变压器第 3部分；绝缘水平和绝缘试验 GB4208 外壳防护等级 (IP代码 ) CB6450 干式电力变压器 GB/T17626 电磁兼容试验和测量技术 DL/T489-2006 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置试验规程 IEEE std 421.4 电力系统稳态用励磁系统模型 Recommended practice for excitatio

3、n system models for power system stability studies IEC61000-4 电磁兼容第 4部分试验测量技术 Electromagnetic compatibility (EMC) Part4 Testing and measurement techniques IEC61000-6-5 电磁兼容第 6-5部分通用部分发电站和变电站 Electromagnetic compatibility (EMC) Part 6-5:Generic standards-Immunity for power station and vironmenls 3术语和

4、定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 助磁系统 Exdtation system 为同步发电机提供励 磁电流的设备，包括所有调节、控制、保护单元及功率电源和灭磁装置等。 3.2 静止整流励磁系统及装置 Static rectified exciation system and device 用静止晶闸管整流器将来自交流电源整流成直流，供给同步发电机可调励磁电流的系统及装置。它包括励磁变压器、功率整流单元、励磁调节器、起励、灭磁、保护、监视装置和仪表等。 3.3 励磁调节器 Excitation regulator 指按照某种调节规律对同步发电机机端电压、无功功率、功率因数、转子电 流进行

5、实时闭环调节的装置。 3.4 自动电压调节器 (AVR) Automatic voltage regulator 指实现按恒机端电压调节方式的调节及相关的限制保护功能的装置，也称自动（调节）通道。 3.5 手动励磁调节单元 (FCR) Field current regulator 指实现按恒励磁电流调节方式的调节及相关的限制保护功能的装置，也称手动（调节）通道。 3.6 励磁系统额定电流 Exciation system rated current 指在 励磁系统规定的运行条件下，励磁系统能够提供的长期连续运行的最大输出直流电流（这个电流必须大于同步发电机额定励磁电流的 1.1倍，即发电机长

6、期连续运行的最大励磁电流。包括由发电机电压、频率和功率因数变化所引起的变化）。 3.7 励磁系统额定电压 Exciation system rated voltage 指在同步发电机连续运行的额定负荷条件下，励磁系统输出额定电流时，励磁系统能够提供的在其输出端的直流电压。 3.8 励磁系统顶值电流（也称励磁顶值电流、顶值电流） Exciation system ceiling current 指在规定的强励时间内，励磁系统可输出的最大直流电流。 3.9 砖磁系统顶值电压（也称励磁顶值电压、顶值电压） Excitation system ceiling voltage 指励磁系统强励时励磁电流达

7、到规定的顶值电流的瞬问，励磁绕组两端整流电压的平均值。强励起始励磁电流取额定励磁电流，起始励磁绕组温度取发电机在额定工况下运行的励磁绕组温度（按 120计算）。 3.10 顶值电流倍数 Ratio of ceiling current 指励磁系统顶值电流与额定励磁电流之比。 3 11 顶值电压倍数 Ratio of ceiling voltage 指励磁系统顶值电压与额定励磁电压之比。 3.12 额定助磁电流 Rated field current 指当同步发电机运行在额定的电压、电流、功率因数和转速下，磁场绕组中的直流电流。 3.13 空载励磁电流 No-load field current

8、 指当同步发电机运行在空载和额定转速下，产生额定电压所需要的发电机励磁电流。 3.14 额定助 磁电压 Rated field voltage 指同步发电机在连续额定负荷条件下运行时，跨接在同步发电机磁场绕组端所需的直流电压。当磁场绕组设计的额定运行温升小于或等于 60时磁场绕组温度为 75。当磁场绕组设计的额定运行温升大于 60时磁场绕组温度为100。 3.15 发电机调压精度 Accuracy of voltage regulation for generators 指在自动电压调节器投入、调差单元退出、电压给定值不进行人工调整的情况下，发电机负载从额定视在功率值变化到零，以 及环境温度、

9、频率、功率因数、电源电压波动等在规定的范围内变化时，所引起的发电机机端电压的最大变化，用发电机额定电压的百分数表示。 注：由于测量的困难，通常用发电机电压静差率的测试来替代发电机调压精度。 3.16 发电机电压静差率（负载变化时的调压精度） Static voltage droop rate for generators 指在自动电压调节器的调差单元退出、电压给定值不变、在额定功率因数下，负载从额定视在功率值减到零时发电机机端电压的变化率。 发电机电压静差率按下式计算 : (1) 式中； UG0 视在功率值为零时的发电机机端电压； UGN 额定视在功率值时的发电机机端电压。 3.17 发电机电

10、压调差率 Ratio of reactive current compensation 指在自动电压调节器调差单元投入、电压给定值固定、功率因数为零的情况下，无功电流的变化所引起的发电机电压的变化的变化率。用任选两点无功功率值下的电压变化率除以两点的电流变化率的百分数来表示。 发电机电压调差率按下式计算： （ 2） 式中： UG0、 UG1 发电机电压（对应于 IG0、 IG1下）； IG0、 IG1 发电机电流（发电机不同无功功率下所对应的电流）。 3.18 调节时间 Settling time 指从给定阶跃信号到发电机机端电压值和稳态值的偏差不大于稳态值的2%所经历的时间。调节时间见图 1

11、 注： UGmzx为发电机机端电压最大瞬时值； UGz为发电机机端电压稳态值； UGOR为发电机机端电压起始值，对于空载起励情况， UClar为零 (或发电机残压 )，对于甩负荷情况， UClar为发电机甩负荷前 机端电压值； Tx为调节时间； Mp为超调量。 图 1 调节时间 3.19 超调量 Overshoot 指阶跃响应中被控量的最大值与最终稳态值之差，见图 l。 3.20 摄荡次数 Number of oscillation 指被控量第一次达到被控量与最终稳态值之差的绝对值小于 2%的最终稳态值时，被控量的波动周期次数。 3.21 励磁系统延迟时间 Time delay of exci

12、tation system 指从给自动电压调节器施加引起强行励磁的信号瞬间起，至励磁绕组电压与起始值的偏差等于 最终励磁绕组电压与起始值之差的 3%的瞬间止的时间段 Td。励磁系统延迟时间见图 2。 注： Td为励磁系统延迟时间； ;Uf为励磁绕组电压； Ufx为最终励磁绕组电压 ;Ufo为励磁电压起始值 图 2 励磁系统延迟时间 3.22 励磁系统电压响应时间 Voltage-response time of excitation system 指从施加阶跃信号起，励磁电压达到顶值电压与额定励磁电压差的 95%的瞬间的时间。励磁系统电压响应时间见图 3。 注： ； Ufc为最大励磁电压； U

13、fN为额定励磁电压。 图 3 励磁系统电压响应时间 3.23 高起始响应励磁系统 High initial response of excitation system 指励磁系统电压响应时间等于或小于 0.1s 的励磁系统。 3.24 均流系数 Coefficlent of current distubution 指并联运行各支路电流平均值与支路最大电流之比。 均流系数按下式计算。 (3) 式中： m 条并联支路电流的和； Imax 并联支路中的电流最大值。 3.25 励磁系统强迫停运率 (F.O R) Forced off ratio 指励磁系统强迫停运小时数对投入运行小时数及励磁系统强迫停

14、运小时数之和的比，用百分数度表示。励磁系统强迫停运率按下式计算： （ 4） 式中： t1 _励磁系统强迫停运的小时数， h； tR 励磁系统投入运行的小时数， h。 3.26 非线性电阻的非线性系数 Non-linear coeffcient of varistor 指在规定条件下，非线性电阻元件或组件的伏安特性 用下式表示时的值： （ 5） 式中： I 流过非线性电阻的电流， A； U 一非线性电阻上的电压降， V； C 常数（即通过 lA电流时的电阻值），； 非线性系数， 0 1。 3.27 非线性电阻压敏电压 Volt of voltage-sensitivity of varistor

15、s 指在规定条件下，非线性电阻流过指定的直流电流（ mA）时两端的电压降，用 UomA表示（对氧化锌非线性电阻取 =10，因而， UomA=UlOmA）。 3.28 非线性电阻荷电率 Load-rate of varistor 指在额定工况下，非线性电阻承受的电压峰值与压敏电压之比。 3.29 压敏电压变化率 Voltage change-rate of voltage sensitivity 指非线性电阻经能量冲击或长时问运行后的压敏电压变化 UomA与能量冲击前或运行前的压敏电压 UomA之比。用下式表示： (6) 式中： UomA 元件运行后的压敏电压与压敏电压初始值之差； UomA 能

16、量冲击前或运行前的压敏电压。 3.30 工作能容量 Energy capacity of varistor 指非线性电阻元件或装置在承受脉宽 0.3s l.Os的冲击波后，能自动恢复原特性的最大允许能量数值。 3.31 灭磁时闻 De-excitation time 指从施加灭磁信号起，发电机励磁电流衰减到 5%空载励磁电流以下的那一时刻的时间。 3.32 电压给定变化速度 Change rate of voltage setting 指在手动增减 励磁的情况下，每 ls 发电机电压对于额定发电机电压的最大变化速率。 3.33 起励电源 Power source for voltage bui

17、lding 指利用外部的交流或直流电源，帮助发电机建立初始电压用的专门电源。 3.34 残压起励 Voltage building with residual magnetism 指在不依靠起励电源的情况下，利用发电机剩磁形成自励，来建立发电机电压的过程。 3.35 软起励 Soft voltage building 指电压给定值按斜坡时间函数变化的发电机电压建立过程。 3.38 零起升压 Start-up from zero voltage 指通过手动增加励磁给定值，发电机电压从零开始，逐步使电压升到额定电压的过程。 3.37 限制器 Limiters 指当预定的条件达到时，能将被控制量限制

18、在允许值以内的一个励磁系统的单元。 3.37.1 欠励限制器 Under-excitation limiter 当发电机进相运行时，为防止励磁电流过度减少。通过增加励磁电流，将发电 机运行点限制在发电机稳定 PQ曲线范围内的限制器。目的是防止稳定破坏，防止定子端部铁芯过热。 3.37.2 过励限制器 Over-excitiation limiter 当发电机运行在滞相工况时，为防止励磁电流过度增大。通过减小励磁电流，将发电机运行点限制在发电机 PQ曲线范围内的限制器。目的是防止发电机定子、转子过热。 3.37.3 强励反时限限制器 Reversing-time limiter of force

19、d excitation 在任何运行工况下，限制磁场电流不超过允许值的、防止转子过热的 限制器。当励磁电流超过 1.1 倍额定磁场电流且小于强励顶值电流时，按照等效发热原则，强励允许持续时间和强励电流值按反时限规律确定。 3.37.4 量大励磁电流限制 Maximum current limiter 在任何运行工况下，瞬时限制励磁电流不超过磁场顶值电流。 3.38 伏赫限制器（也称电压频率限制器） Volts per hertz limiter 指当机组频率降低到某一预定值后，根据频率减少而使被调电压按比例减少，其目的是防止同步电机转子过电流或变压器过磁通。 3.39 电磁兼容性 (EMC)

20、Electromagnetic compatibility 指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。 3.40 电力系统稳定器 Power system stabilizer 指励磁调节器通过一种附加控制功能，用以改善电力系统稳定性能的一个或一组单元。输入变量可以是转速、频率或功率（或多个变量的综合）。 模型和说明如下。 稳定器参数应和规定的稳定器输入信号类型一致。不同输入信号的稳定器 参数，在提供类似的阻尼特性可能十分不同： a)lA 型电力系统稳定器。 广义形式的单输入电力系统稳定器见图 4。 vsl为稳定器输入变量； T6为变送器时间常数； Ks为稳定器增益； T5为信号隔直时间常数，下一方块中的 A1和 A2允许高频扭振滤波器（有些稳定器用）的一些低频效应被计入。如无此用途，如果需要，该方块可用来帮助形成稳定器增益和相角特性，随后的两个方块可允许2级超前 滞后补偿，用常数 T1 T4设置。