励磁系统建模试验方案
目录
1.试验目的 (1)
2.试验内容 (1)
3.试验依据 (1)
4.试验条件 (1)
5.设备概况及技术数据 (2)
6.试验内容 (4)
7.试验分工 (5)
8.环境、职业健康安全风险因素辨识和控制措施 (6)
9.试验设备 (6)
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 A VR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
图2 励磁调节器模型
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 MV A
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）转动惯量（飞轮转矩）：18.91t.m2
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：
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
7.1.1负责编制试验的具体方案及进行技术交底汇报。

7.1.2试验仪器端的接线。

7.1.3试验的具体实施。

7.1.4负责配合发电厂进行试验结束后的交接验收。

7.1.5负责出具试验报告。

7.2发电厂应做的工作
7.2.1在试验前半个月内将设备技术资料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。

7.2.3负责提供现场试验台及现场设备端的试验接线。

7.2.4担任试验工作负责人并负责安全措施的实施和检查。

7.2.5调节器内的操作由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。

7.2.6负责试验后的验收工作。

7.3设备制造厂应做的工作
7.3.1负责励磁调节器内部参数的修改并确保修改后调节器能正常运行。

7.3.2负责提供试验用临时噪声输入通道。

7.3.3负责按照研究院有限公司试验人员要求进行试验。

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。

8.3.2现场工作人员应该熟悉现场电源的分布情况，穿着工作服，佩戴安全帽，
正确使用电源，严禁烟火，现场必备消防灭火器。

8.3.3做好测量信号，测量仪器之间的电气隔离措施，防止产生共地干扰和设备损伤。

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。

8.3.5在接线之前以及接线之后均要使用万用表测量CT回路是否连通，PT回路
是否高阻抗状态。

8.3.6现场工作人员在工作中应该进行自我监督和相互监督，避免触电事故，防
止火灾事故的发生。

9.试验设备。