中华人民共和国国家标准 大、中型同步发电机励磁系统基本技术条件UDC 621.313.322 GB7409-87 Fundamentalrequirementsofexcitationsystemsforlargeandmediumsynchronousgenerator国家标准局1987-03-16批准 1987-11-01实施 本标准仅适用于与电力系统联接的10000kW及以上水轮发电机和6000kW及 以上汽轮发电机励磁系统。 1一般要求 励磁系统除满足本标准规定之外，应符合GB75581电机基本技术要 求、GB706486汽轮发电机通用技术条件、GB149785低压电器基本 标准、GB379783电控设备第二部：装有电子器件的电控设备等标准。 2励磁系统型式 本标准仅适用于以下几种励磁系统： a.直流励磁机励磁系统； b.交流励磁机励磁系统； c.静止励磁系统。 直流励磁机励磁系统可分为： a.他励直流励磁机励磁系统； b.并励直流励磁机励磁系统。 注：直流励磁机的拖动方式可采纳与主发电机同轴或非同轴方式。 交流励磁机励磁系统可分为： a.交流励磁机静止整流器励磁系统； b.交流励磁机静止可控整流器励磁系统； c.交流励磁机旋转整流器励磁系统。 静止励磁系统可分为： a.电压源可控整流励磁系统； b.复励可控整流器励磁系统。 依据供电电源组合方式，复励可控整流器励磁系统又可分为： 交流侧串联复励可控整流器励磁系统； 交流侧并联复励可控整流器励磁系统； 直流侧串联复励可控整流器励磁系统； 直流侧并联复励可控整流器励磁系统。 3使用条件 海拔高度不超过1000m。 四周空气温度。 最高空气温度为40。 注：不同海拔高度时的环境温度的限值参照相应标准执行。 最低空气温度 a. +5(适用于水冷装置)； b. -10(适用于其他冷却方式的装置)。 空气相对湿度。 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为25。 环境。 在无爆炸危险及干净的环境中，且空气中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体 及导电尘埃以及在无较大振动或颠簸的地方。 其他。 不包括在本标准规定中的特别要求由制造厂与用户协商确定。 4对励磁系统的性能要求 当同步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倍时，励 磁系统应确保能连续运行。 10万kW及以上的汽轮发电机励磁系统顶值电压倍数一般不低于，5万 kW及以上水轮发电机一般不低于2，其他一般不低于。另有特别要求时由制 造厂与用户协商确定。 励磁系统同意强励时间应不小于10s，但不得超过： a.空气冷却励磁绕组的同步发电机，2倍额定励磁电流，时间为50s； b.水冷却或强化空气冷却励磁绕组的水轮发电机，2倍额定励磁电流，时间 为20s； c.内冷汽轮发电机励磁绕组短时过电压的能力按表1规定。 表1 内冷汽轮发电机励磁绕组短时过电压的能力 当励磁电流小于倍额定值时，磁场绕组两端所加的整流电压最大瞬时值不 应大于规定磁场绕组出厂试验电压幅值的30%。 励磁系统电压响应比。 水轮发电机及10万kW及以上的汽轮发电机常规励磁系统电压响应比一般不 低于2单位/s，其他不低于1单位/秒。 注：如有特别要求时由制造厂与用户协商确定。 当发电厂厂用直流和交流电电压偏差不超过+10%15%，频率偏差不超过 +4%-6%时，励磁系统应确保同步发电机能在额定工况下连续运行。 励磁系统及其部件介电强度要求。 与磁场绕组直接或经整流器相联的电气组件(旋转励磁机除外)，当额定励磁 电压为500V及以下时，其出厂试验电压值为10倍额定励磁电压，最低不小于 1500V，而当额定励磁电压超过500V时，其出厂试验电压值为2倍额定励磁电压 +4000V。 现场验收试验电压为出厂试验电压的75%，同意反复的试验电压及修理后的 试验电压为出厂试验电压的65%。 试验电压以波形畸变系数不大于10%的工频交流正弦电压均方根值计。耐压 时间为1min。 不与励磁绕组直接连接的其余电气组件参照GB149785低压电器基本 标准执行。 5对励磁系统部件的要求 自动电压调节器应确保同步发电机能从空载电压额定值的70%110%的范围 内稳定地平滑调节。 励磁系统可设手动控制单元，该单元应确保同步发电机励磁电压能从空载励 磁电压的20%到额定励磁电压的110%范围内稳定地平滑调节。 同步发电机在空载运行状态下，自动电压调节器和手动控制单元的给定电压 变化速度每秒不大于发电机额定电压的1%，不小于0.3%。 自动电压调节器应确保同步发电机端电压调差率可以在以下范围内可进行调 整： a.半导体型10%； b.电磁型5%。 自动电压调节器应确保同步发电机端电压静差率： a.半导体型1%； b.电磁型3%。 在空载额定电压状况下，当电压给定阶跃响应为10%时，发电机电压超调 量应不大于阶跃量的50%。摆动次数不超过3次，调节时间不超过10s。 当同步发电机突然零起升压时，自动电压调节器应确保其端电压超调量不得 超过额定值的15%，调节时间应不大于10s，电压摆动次数不大于3次。 发电机空载运行状态下自动电压调节器应确保，频率变化1%时的同步发电机 和端电压变化率： a.半导体型不大于0.25%； b.电磁型不大于2%。 自动电压调节器应装设： a.远方和就地给定装置； b.电压互感器断线保护； c.磁场过流限制器； d.欠励限制器； e.如用户需要可装设其他功能附加单元。 整流器励磁系统应设转子过电压保护并在运行可能发生的有害过电压状况下 可靠地动作。 励磁系统(旋转整流器励磁系统除外)应装设自动灭磁装置。运行在系统中的 同步发电机，当其磁场电流不超过额定值时，当同步发电机定子回路内部或外部 发生短路以及同步发电机空载和空载强励状况下，灭磁装置必需确保可靠灭磁。 整流器励磁系统中的功率整流器，当并联支路数等于或大于4，而有1/4支 路退出运行时，应确保包括强励在内的所有运行工况所需励磁电流。1/2支路退 出运行及并联支路数小于4而有一条支路退出运行时，应确保同步发电机额定工 况连续运行时所需励磁电流。 励磁系统中应设有必要的信号及保护装置，以防止和监视励磁系统各种故障 扩展。 同步发电机在额定工况下运行时，励磁系统各主要部位温升不得超过表2所 列数据。 表2 励磁系统各部位温升极限值 励磁系统强行切除率不应大于0.5%。 励磁系统控制柜的噪声应不大于80dB(A)。 在用户按照本技术条件和有关技术文件规定正确保管、安装和使用条件下， 装置投入运行后二年内或从制造厂起运日算起不超过三年内，因制造或元件质量 不良而发生损坏或不能正常工作时，制造厂应及时无偿地为用户修理、改换零件 或改换装置。 应提供以下随机文件： a.装置技术条件； b.产品合格证； c.使用、维护及原理说明书； d.装置及分单元原理接线图以及元器件参数规范； e.装置及分装装配图； f.装置及分装接线图； g.其他安装维护所必要的技术资料(包括必要的试验记录及电站调试大纲)； h.交货明细表。 6试验 励磁系统的型式试验应包括： 励磁系统各部件的介电强度试验； 励磁机顶值电压，电压响应比及响应时间的测定； 励磁系统顶值电压、响应比及电压响应时间的测定； 自动电压调节器电压整定范围的测定； 手动控制单元调节范围的测定； 带自动电压调节器的同步发电机调差率的测定； 自动/手动切换试验； 励磁控制系统静差率的测定； 带自动电压调节器的同步发电机频率变化1%时端电压变化率的测定； 励磁控制系统超调量及调节时间测定，以及10%阶跃响应试验； 自动电压调节器各单元及辅助单元静态特性试验以及总体静态特性试验； 励磁系统的相频特性试验； 用模拟方法检验保护及监视装置； 同步发电机在空载、空载强励及额定工况下进行灭磁试验； 甩负荷试验； 整流器故障模拟试验及额定工况下的均流、均压试验； 励磁系统各部件温升试验； 噪声的测定； 转子过电压保护装置试验。 装置出厂试验： 励磁系统各部件介电强度试验； 自动电压调节器各单元及辅助单元静态特性试验以及总体静态特性试验； 操作控制回路动作试验； 励磁系统各部温升试验(见条)； 噪声的测定； 功率整流器均压试验； 装置老化试验。 7试验方法 励磁机顶值电压及电压响应比的测定 励磁机在额定转速下，其起始输出电压等于被励发电机额定励磁电压，然后 突然建立获得励磁机顶值电压的线路状态。 注：由于条件限制不便在负载状态下进行，则可在励磁机空载状态下进行此 试验，并用分析方法估算负载状态下的性能。 励磁系统顶值电压响应比和响应时间的现场试验 除另有规定，励磁系统负载顶值电压响应比和响应时间可在下述状况下确 定：同步发电机在额定工况下运行。励磁系统起始电压为被励同步发电机额定励 磁电压，待磁场绕组温度稳定后，突然将电压调节器的测量单元从100%降到 80%(如在不影响试验结果的条件下，可将测量单元电压给定值从100%降到 0。)，测定励磁系统输出电压时间响应函数。在实际可能的状况下，电压调节器 所有励磁控制系统稳定回路(但不包括电力系统稳定器)或其他反馈控制回路应按实 际运行条件整定。 注：对电压源可控整流器励磁系统，除另有规定，顶值电压应在机端正 序电压为80%额定值时测定。如在额定值时测定，应换算到机端正序电压为80% 额定值时的数值。 对复励整流器励磁系统，由制造 厂与用户协商确定测试条件。 对高起始响应励磁系统只规定顶值电压与响应时间。 自动电压调节器电压整定范围的测定 同步发电机在空载额定工况下运行。改变自动电压调节器电压给定值，测定 同步发电机端电压变化范围。 手动控制单元调节范围的测定 同步发电机在空载额定工况下运行，改变手动控制电压给定值测定同步发电 机端电压变化范围。 调差率的测定 同步发电机带负载并网运行，自动电压调节器的电压给定值坚持不变，调差 装置投入。调整系统或并联机组无功，测定被试发电机端电压与无功电流变化关 系曲线计算方法见附录A(补充件)中。 静差率的测定