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1、大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件 代替 DL/T 583-1995（修改征求意见稿）Specification for static commutated excitation systems and devices for large and medium hydraulic generators 中华人民共和国发展和改革委员会 2005-12 批准 2006-01-01 实施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
2、流励磁系统及装置的使用与订货要求。 （本标准中：10MW 到 100MW 为中型，100MW 以上为大型水轮发电机组）由于整流型励磁系统目前主要是以自并励方式的系统为主，其它方式实际使用已很少。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、 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨、使用下列标准最新版本的可能性。GB1497-85 低压电器基本标准GB4728 电气简图用图形符号GB7159-87 电气技术中的文字符号制订通则GB14285-04 继电保护和安全自动装
3、置技术规程GB/T7409 同步电机励磁系统GB1094 电力变压器GB3797-89 电控设备，第二部分 : 装有电子器件的电控设备GB6450-86 干式电力变压器GB/T17626 电磁兼容试验和测量技术GB/T15153 远动设备及系统：工作条件GB50150-91 电气安装工程，电气设备交接试验标准DL489-2006 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置试验规程DL490-92 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置安装、验收规程DL491-92 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置运行、检修规程JB2759-80 机电产品包装通用技术条件JB4159-85 热带电工产品通用技
4、术要求3、 基本技术要求3.1 使用条件3.1.1 静止整流励磁系统及装置应适用于下述环境条件：a） 海拔高度不大于 2000m；b） 环境最高温度+40；c） 环境最低温度：功率单元采用水内冷者为+5，采用其他冷却方式者为-10；d） 最湿月的月平均最大相对湿度为 90%，同时该月的月平均最低温度不高于+25；e） 安装地点应无爆炸危险的介质，无腐蚀金属和破坏绝缘的气体，以及周围清洁。振动频率在 10Hz150Hz 时，振动加速度不大于 15m/s2 的环境条件。3.1.2 静止整流励磁系统及装置的供电电源条件：a） 在下述供电电源电压及频率偏差范围内，励磁系统应能保证发电机在额定工况下长期
5、连续稳定运行。交流 380/220V 系统，电压允许偏差为额定值的+15-20%，允许频率偏差为5%。直流 220/110V 系统，电压允许偏差为额定值的-20%+15%。b） 励磁系统交流工作电源电压在短时间（不大于强行励磁持续时间）内、波动范围为 55%130%额定值的情况下，励磁系统应能维持正常的工作。当工作电压波动超出上述范围时，应采用备用工作电源保证上述要求。c） 励磁系统应能在机端频率变化为 4577.5hz 范围内，维持正确工作。3.1.3 当使用条件不符合上述情况，用户有特殊要求时，由用户与供货方商定。3.2 系统性能要求3.2.1 励磁系统应保证在发电机额定负载下励磁电流和电
6、压的 1.1 倍时，能长期连续运行。3.2.2 励磁顶值电压倍数一般为 1.52。励磁顶值电流倍数与励磁顶值电压倍数相同。当系统稳定要求更高励磁顶值电压倍数时，按计算要求确定。励磁顶值电压倍数超过 2 时，励磁顶值电流倍数仍取为 2。3.2.3 励磁系统在顶值电流倍数情况下，允许持续时间不小于 20 秒。3.2.4 励磁系统电压响应时间不大于 0.1 秒。3.2.5 励磁系统应保证发电机机端调压精度优于0.5%。3.2.6 励磁系统应能保证发电机机端电压调差率整定范围为15%，级差不大于 1%。调差特性应有较好的线性度。3.2.7 励磁系统应保证在发电机空载运行情况下，频率值每变化 1%时发电
7、机电压的变化值不大于额定值的0.25%3.2.8 励磁系统应满足下列要求：a） 空载10%阶跃响应：电压超调量不大于额定电压的 10%，振荡次数不超过 3 次，调节时间不大于 5s。b） 发电机空载运行，转速在 0.95-1.05 额定转速范围内，突然投入励磁系统，使发电机机端电压从零上升至额定值时，电压超调量不大于额定电压的 10%，振荡次数不超过 3 次，调节时间 不大于 10s。c） 在额定功率因数下，当发电机突然甩掉额定负载后，发电机电压超调量不大于 15%额定值，振荡次数不超过 3 次，调节时间不大于 10s。3.2.9 自动励磁调节器应能在发电机空载电压 10%-110%额定值范围
8、内进行稳定、平滑的调节。手动励磁调节单元应保证在发电机空载电压 10%-110%额定值范围内进行稳定、平滑的调节。3.2.10 在发电机空载运行状态下，自动励磁调节器和手动调节单元的整定电压变化速度，应不大于额定电压 1%/s，不小于额定电压 0.3%/s。3.2.11 励磁系统功率整流桥不应采用串联元件。并联支路较多时应考虑均流措施。在发电机额定励磁电流情况下，均流系数不应低于 0.85。3.2.12 励磁系统的功率整流桥应满足下列要求a)并联运行的支路数冗余度一般应按照不小于 N+1 的模式配置，在特殊运行条件下可以考虑 N+2 的模式。在 N 模式下要求保证发电机所有工况的运行（包括强行
9、励磁在内） 。b)风冷功率整流桥如有停风情况下特别运行要求时，并联运行的支路的电流连续输出最大电流容量值应按停风情况下运行要求配置。3.2.13 静止整流励磁系统的起励电源的电流，不应小于发电机空载额定电压对应励磁电流的 5%10%。3.2.14 励磁系统应装设励磁回路直流侧过电压保护装置。过电压保护动作值的选择原则如下：在任何运行情况下a） 应高于最大整流电压的峰峰值。b） 应保证励磁绕组两端过电压时的瞬时值不超过出厂试验时绕组对地耐压试验电压幅值的 70%。3.2.15 励磁系统的灭磁装置，应满足下列要求：灭磁过程中，励磁绕组反向电压一般控制在不超过出厂试验时绕组对地耐压试验电压幅值的 5
10、0%。3.2.16 励磁系统的年强迫停运率不应大于 0.1%3.3 系统功能要求3.3.1 励磁系统应设置两套独立的调节通道。 两套独立调节通道可以是双自动调节通道，也可以是一个自动调节通道加一个手动调节通道。3.3.2 励磁系统采用的两套调节通道应能手动切换，应互为热备用、相互自动跟踪，运行通道故障时能自动切换至备用通道。自动跟踪部件应具有防止跟踪异常情况或故障情况的措施。以保证当运行调节通道故障时，能正确、自动地切换到备用调节通道。切换时发电机机端电压或无功功率应无明显的波动。3.3.3 励磁系统某个调节器通道如设有自动/手动运行方式，则应具有双向跟踪、切换功能。 跟踪部件应能正确、自动地
11、跟踪。切换应具有手动和 VT 断线自动切换能力。切换时保证发电机机端电压和无功功率无大幅度的波动。3.3.4 独立运行的自动调节通道电压给定器或励磁电流给定器应带有限位功能，发电机解列后应能自动返回至空载额定电压位置。3.3.5 励磁系统的功率整流桥应具有切脉冲控制功能。以及风机停风、快熔熔断、脉冲故障检测等报警功能。3.3.6 励磁系统应具有转子过电压动作记录功能，及磁场开关动作记录功能。3.3.7 励磁系统应能可靠起励，允许残压起励（在满足功率元件自励的条件下） 。并配有软起励功能。3.3.8 励磁系统应设起励装置。装置具有自动和手动投切功能、起励延时和起励失败报警功能。3.3.9 励磁调
12、节器应备有通信接口。能输出励磁有关数据到上级计算机或监控装置，并能接受其升、减磁等命令。3.3.10 大型水轮发电机励磁系统用自动励磁调节器应具备 3.4.1 节的限制和电力系统稳定器PSS 等辅助功能。3.3.11 励磁系统应具有下列检测功能a）触发脉冲检测b）励磁调节器同步回路检测 c）VT 断线检测d）功率整流桥停风或水流量检测e）功率整流桥快熔熔断检测f） 功率整流桥故障退出检测g） 调节通道故障检测h）励磁变压器温度检测3.3.12 励磁系统应能发出下列信号：a）调节器用稳压电源消失或故障信号；b）励磁系统操作控制回路电源消失信号；c）励磁绕组回路过电压保护动作信号；d）功率柜冷却系
13、统和风机电源故障信号；e）功率整流桥熔断器熔断信号；f）触发脉冲消失信号；g）起励失败信号；h）调节通道切换动作信号；I）欠励磁限制器动作信号；J）过励磁限制器动作信号；K）强励反时限限制动作信号；L）最大励磁电流限制器动作信号；m）电压互感器断线保护动作信号；n）励磁变压器温度过高信号；o) 电压/频率限制器动作信号；3.3.13 励磁系统在现地能指示如下参数：a） 转子电流 b） 转子电压 c） 机端电压 d） 无功功率 e) 功率柜直流电流3.3.14 防护等级a） 励磁调节器柜防护等级应在 IP30 以上；b） 励磁功率整流柜防护等级应在 IP20 以上；c） 励磁变压器外罩的防护等级
14、室内安装应在 IP20 以上，室外安装应在 IP23 以上3.4 装置技术要求3.4.1 励磁调节器励磁调节器除了具有电压调节（AVR)、调差功能、励磁电流调节（ FCR)的基本调节功能外，大型发电机励磁调节器还应具有下列辅助功能单元：a)最大励磁电流限制器： 限制励磁电流不超过允许的励磁顶值电流。 功率整流桥部分支路退出或冷却系统故障时，应将励磁电流限制到预设的允许值内。 b)强励反时限限制器： 在强行励磁到达允许持续时间时，限制器应自动将励磁电流减到长期连续运行允许的最大值。强励允许持续时间和强励电流值按反时限规律确定。限制器应当和发电机转子热容量特性相匹配，并应在强励原因消失后，能自动返
15、回到强励前状态。c)过励磁限制器：滯相运行情况下，调节器应能保证发电机在 PQ 曲线限制范围内运行。当发电机运行点因为某种原因超出限制范围时，调节器应能自动将发电机运行点拉回到 PQ 限制曲线内。过励原因消失后应能自动返回到过励前状态。过励磁限制器可延时动作，以保证故障情况下机组尽可能的出力。d)欠励磁限制器： 进相运行情况下，调节器应能保证发电机在 PQ 曲线限制范围内运行。当发电机运行点因为某种原因超出限制范围，调节器应能立刻自动的将发电机运行点拉回到 PQ 限制曲线上。欠励磁限制器为瞬时动作，以防止故障情况下机组失步。欠励磁限制要与失磁保护配合，欠励磁限制动作应先于失磁保护。 e)其它限
16、制、保护功能：电压互感器断线保护；电压/频率限制器；系统电压跟踪单元；无功功率成组调节单元； f)电力系统稳定器 PSS 附加控制：为提高电力系统稳定，需要配置 PSS 的附加调节单元。机组容量在等于 50MW 或以上要求配置 PSS 功能。其有效抑止低频振荡的频率范围为 0.22.0Hz 。 电力系统稳定器应具有必要的保护、控制和限制电路。其数学模型应符合 IEEE 421-5 中的规定。 g)励磁调节器应有二路供电电源。其中至少一路应由厂用蓄电池组供电。h)必须通过相应等级的电磁兼容试验。试验等级见附录 B。标准号：GB/T17626.1-11-1997 。IEC61000-6-5-2001i)数字式调节器应有以下功能：励磁系统参数的显示和在线整定；故
