1、大、中型同步發電機勵磁系統基本技術條件 GB  7409-87 中華人民共和國國家標準 大、中型同步發電機勵磁系統基本技術條件UDC 621.313.322GB 7409-87Fundamental requirements of excitation systems  for large and medium synchronous generator   國家標準局 1987-03-16批準     &

2、#160;         1987-11-01實施       本標準僅適用于與電力系統聯接的10000kW及以上水輪發電機和6000kW及以上汽輪發電機勵磁系統。 1 一般要求      勵磁系統除滿足本標準規定之外，應符合GB75581電機 基本技術要求、GB706486汽輪發電機通用技術條件、GB149785低壓電器基本標準、GB379783電控設備 第二部：裝有電子器件的電控設

3、備等標準。 2 勵磁系統型式 2.1 本標準僅適用于下列幾種勵磁系統：     a.直流勵磁機勵磁系統；     b.交流勵磁機勵磁系統；     c.靜止勵磁系統。 2.2 直流勵磁機勵磁系統可分為：     a.他勵直流勵磁機勵磁系統；     b.并勵直流勵磁機勵磁系統。     注：直流勵磁機的拖動方式可采用與主發電機同

4、軸或非同軸方式。 2.3 交流勵磁機勵磁系統可分為：     a.交流勵磁機靜止整流器勵磁系統；     b.交流勵磁機靜止可控整流器勵磁系統；     c.交流勵磁機旋轉整流器勵磁系統。 2.4 靜止勵磁系統可分為：     a.電壓源可控整流勵磁系統；     b.復勵可控整流器勵磁系統。     根據供電電源組合方式，復勵可控整流器

5、勵磁系統又可分為：     交流側串聯復勵可控整流器勵磁系統；     交流側并聯復勵可控整流器勵磁系統；     直流側串聯復勵可控整流器勵磁系統；     直流側并聯復勵可控整流器勵磁系統。 3 使用條件 3.1 海拔高度不超過1000m。 3.2 周圍空氣溫度。 3.2.1 最高空氣溫度為40。     注：不同海拔高度時的環境溫度的限值參照相應標準執

6、行。 3.2.2 最低空氣溫度     a.  +5(適用于水冷裝置)；     b.  -10(適用于其他冷卻方式的裝置)。 3.3 空氣相對濕度。     最濕月的月平均最大相對濕度為90%，同時該月的月平均最低溫度為25。 3.4 環境。     在無爆炸危險及干凈的環境中，且空氣中無足以腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體及導電塵埃以及在無較大振動或顛簸的地方。 3.5 其他。 &

7、#160;   不包括在本標準規定中的特殊要求由制造廠與用戶協商確定。 4 對勵磁系統的性能要求 4.1 當同步發電機的勵磁電壓和電流不超過其額定勵磁電壓和電流的1.1倍時，勵磁系統應保證能連續運行。 4.2 10萬kW及以上的汽輪發電機勵磁系統頂值電壓倍數一般不低于1.8，5萬 kW及以上水輪發電機一般不低于2，其他一般不低于1.6。另有特殊要求時由制造廠與用戶協商確定。 4.3 勵磁系統允許強勵時間應不小于10s，但不得超過：     a.空氣冷卻勵磁繞組的同步發電機，2倍額定勵磁

8、電流，時間為50s；     b.水冷卻或加強空氣冷卻勵磁繞組的水輪發電機，2倍額定勵磁電流，時間為20s；     c.內冷汽輪發電機勵磁繞組短時過電壓的能力按表1規定。 4.4 當勵磁電流小于1.1倍額定值時，磁場繞組兩端所加的整流電壓最大瞬時值不應大于規定磁場繞組出廠試驗電壓幅值的30%。 4.5 勵磁系統電壓響應比。     水輪發電機及10萬kW及以上的汽輪發電機常規勵磁系統電壓響應比一般不低于2單位/s，其他不低于1單位/秒。  &#

9、160;  注：如有特殊要求時由制造廠與用戶協商確定。 4.6 當發電廠廠用直流和交流電電壓偏差不超過+10%15%，頻率偏差不超過+4%-6%時，勵磁系統應保證同步發電機能在額定工況下連續運行。 4.7 勵磁系統及其部件介電強度要求。 4.7.1 與磁場繞組直接或經整流器相聯的電氣組件(旋轉勵磁機除外)，當額定勵磁電壓為500V及以下時，其出廠試驗電壓值為10倍額定勵磁電壓，最低不小于1500V，而當額定勵磁電壓超過500V時，其出廠試驗電壓值為2倍額定勵磁電壓 +4000V。 4.7.2 現場驗收試驗電壓為出廠試驗電壓的75%，允

10、許反復的試驗電壓及維修后的試驗電壓為出廠試驗電壓的65%。 4.7.3 試驗電壓以波形畸變系數不大于10%的工頻交流正弦電壓均方根值計。耐壓時間為1min。 4.7.4 不與勵磁繞組直接連接的其余電氣組件參照GB 149785低壓電器基本標準執行。 5 對勵磁系統部件的要求 5.1 自動電壓調節器應保證同步發電機能從空載電壓額定值的70%110%的范圍內穩定地平滑調節。 5.2 勵磁系統可設手動控制單元，該單元應保證同步發電機勵磁電壓能從空載勵磁電壓的20%到額定勵磁電壓的110%范圍內穩定地平滑調節。 5.3 同步發電機在

11、空載運行狀態下，自動電壓調節器和手動控制單元的給定電壓變化速度每秒不大于發電機額定電壓的1%，不小于0.3%。 5.4 自動電壓調節器應保證同步發電機端電壓調差率可以在下列范圍內可進行調整：     a.半導體型±10%；     b.電磁型±5%。 5.5 自動電壓調節器應保證同步發電機端電壓靜差率：     a.半導體型1%；     b.電磁型3%。 5.6 在空載額定電壓情況下，

12、當電壓給定階躍響應為±10%時，發電機電壓超調量應不大于階躍量的50%。擺動次數不超過3次，調節時間不超過10s。 5.7 當同步發電機突然零起升壓時，自動電壓調節器應保證其端電壓超調量不得超過額定值的15%，調節時間應不大于10s，電壓擺動次數不大于3次。 5.8 發電機空載運行狀態下自動電壓調節器應保證，頻率變化1%時的同步發電機和端電壓變化率：     a.半導體型不大于±0.25%；     b.電磁型不大于±2%。 5.9 自動電壓調節器應裝設：

13、     a.遠方和就地給定裝置；     b.電壓互感器斷線保護；     c.磁場過流限制器；     d.欠勵限制器；     e.如用戶需要可裝設其他功能附加單元。 5.10 整流器勵磁系統應設轉子過電壓保護并在運行可能發生的有害過電壓情況下可靠地動作。 5.11 勵磁系統(旋轉整流器勵磁系統除外)應裝設自動滅磁裝置。運行在系統中的同步發電機，當其磁場電流不超過額定值時

14、，當同步發電機定子回路內部或外部發生短路以及同步發電機空載和空載強勵情況下，滅磁裝置必須保證可靠滅磁。 5.12 整流器勵磁系統中的功率整流器，當并聯支路數等于或大于4，而有1/4支 路退出運行時，應保證包括強勵在內的所有運行工況所需勵磁電流。1/2支路退出運行及并聯支路數小于4而有一條支路退出運行時，應保證同步發電機額定工況連續運行時所需勵磁電流。 5.13 勵磁系統中應設有必要的信號及保護裝置，以防止和監視勵磁系統各種故障擴大。 5.14 同步發電機在額定工況下運行時，勵磁系統各主要部位溫升不得超過表2所列數據。   5.15 勵

15、磁系統強行切除率不應大于0.5%。 5.16 勵磁系統控制柜的噪聲應不大于80dB(A)。 5.17 在用戶按照本技術條件和有關技術文件規定正確保管、安裝和使用條件下， 裝置投入運行后二年內或從制造廠起運日算起不超過三年內，因制造或元件質量不良而發生損壞或不能正常工作時，制造廠應及時無償地為用戶修理、更換零件 或更換裝置。 5.18 應提供下列隨機文件：     a.裝置技術條件；     b.產品合格證；     c.使用、維護及原理說明書；

16、    d.裝置及分單元原理接線圖以及元器件參數規范；     e.裝置及分裝裝配圖；     f.裝置及分裝接線圖；     g.其他安裝維護所必要的技術資料(包括必要的試驗記錄及電站調試大綱)；     h.交貨明細表。 6 試驗 6.1 勵磁系統的型式試驗應包括： 6.1.1 勵磁系統各部件的介電強度試驗； 6.1.2 勵磁機頂值電壓，電壓響應比及響應

17、時間的測定； 6.1.3 勵磁系統頂值電壓、響應比及電壓響應時間的測定； 6.1.4 自動電壓調節器電壓整定范圍的測定； 6.1.5 手動控制單元調節范圍的測定； 6.1.6 帶自動電壓調節器的同步發電機調差率的測定； 6.1.7 自動/手動切換試驗； 6.1.8 勵磁控制系統靜差率的測定； 6.1.9 帶自動電壓調節器的同步發電機頻率變化1%時端電壓變化率的測定； 6.1.10 勵磁控制系統超調量及調節時間測定，以及10%階躍響應試驗； 6.1.11 自動電壓調節器各單元及輔助單元靜態特性試驗以及總體靜

18、態特性試驗； 6.1.12 勵磁系統的相頻特性試驗； 6.1.13 用模擬方法檢驗保護及監視裝置； 6.1.14 同步發電機在空載、空載強勵及額定工況下進行滅磁試驗； 6.1.15 甩負荷試驗； 6.1.16 整流器故障模擬試驗及額定工況下的均流、均壓試驗； 6.1.17 勵磁系統各部件溫升試驗； 6.1.18 噪聲的測定； 6.1.19 轉子過電壓保護裝置試驗。 6.2 裝置出廠試驗： 6.2.1 勵磁系統各部件介電強度試驗； 6.2.2 自動電壓調節器各單元及輔助單元靜態特性試驗以

19、及總體靜態特性試驗； 6.2.3 操作控制回路動作試驗； 6.2.4 勵磁系統各部溫升試驗(見5.13條)； 6.2.5 噪聲的測定； 6.2.6 功率整流器均壓試驗； 6.2.7 裝置老化試驗。 7 試驗方法 7.1 勵磁機頂值電壓及電壓響應比的測定     勵磁機在額定轉速下，其起始輸出電壓等于被勵發電機額定勵磁電壓，然后突然建立獲得勵磁機頂值電壓的線路狀態。     注：由于條件限制不便在負載狀態下進行，則可在勵磁機空載狀態下進行此試驗，并

20、用分析方法估算負載狀態下的性能。 7.2 勵磁系統頂值電壓響應比和響應時間的現場試驗     除另有規定，勵磁系統負載頂值電壓響應比和響應時間可在下述情況下確定：同步發電機在額定工況下運行。勵磁系統起始電壓為被勵同步發電機額定勵磁電壓，待磁場繞組溫度穩定后，突然將電壓調節器的測量單元從100%降到 80%(如在不影響試驗結果的條件下，可將測量單元電壓給定值從100%降到 0。)，測定勵磁系統輸出電壓時間響應函數。在實際可能的情況下，電壓調節器所有勵磁控制系統穩定回路(但不包括電力系統穩定器)或其他反饋控制回路應按實 際運行條件整定。  

21、;   注：對電壓源可控整流器勵磁系統，除另有規定，頂值電壓應在機端正序電壓為80%額定值時測定。如在額定值時測定，應換算到機端正序電壓為80% 額定值時的數值。        對復勵整流器勵磁系統，由制造 廠與用戶協商確定測試條件。        對高起始響應勵磁系統只規定頂值電壓與響應時間。 7.3 自動電壓調節器電壓整定范圍的測定     同步發電機在空載額定工況下運行。

22、改變自動電壓調節器電壓給定值，測定同步發電機端電壓變化范圍。 7.4 手動控制單元調節范圍的測定     同步發電機在空載額定工況下運行，改變手動控制電壓給定值測定同步發電機端電壓變化范圍。 7.5 調差率的測定     同步發電機帶負載并網運行，自動電壓調節器的電壓給定值保持不變，調差 裝置投入。調整系統或并聯機組無功，測定被試發電機端電壓與無功電流變化關 系曲線計算方法見附錄A(補充件)中A.20。 7.6 靜差率的測定     勵磁控制系統

23、在額定負載狀態下運行，自動電壓調節器的無功補償單元退出，電壓給定值不變。將同步發電機負載從額定減到零，測定發電機端電壓變化計算方法見附錄A(補充件)中A.18。 7.7 頻率變化時同步發電機的端電壓變化率的測定     發電機在空載情況下運行自動電壓調節器投入，改變同步發電機轉速，使頻率變化為±3Hz，測定同步發電機端電壓對頻率的變化率并以與空載額定電壓之比的百分率來表示。 7.8 階躍響應時的超調量與調節時間的測定     同步發電機在空載額定工況下運行，自動電壓調節器投入，電壓給定

24、量階躍變化±10%，錄取發電機端電壓變化曲線計算方法見附錄A(補充件)中A.22。 7.9 零起升壓時的超調量和調節時間的測定     同步發電機在空載額定轉速下運行，突然投入勵磁系統，使同步發電機端電壓從零升至額定值，錄取發電機端電壓變化曲線，確定超調量和調節時間計算方法見附錄A(補充件)中A.23。 8 標志、包裝、運輸及保管 8.1 裝置銘牌上應標明的項目如下：     a.名稱；     b.制造廠名；   

25、  c.技術條件編號；     d.出廠編號；     e.裝置型號；     f.出廠年月。 8.2 裝置按技術條件的要求，保證運輸及包裝質量，包裝保證時間從出廠之日算起為1年。 8.3 裝置運到工地后，應貯存在有掩蔽的庫房內，并要求貯存在符合3.1、3.3、 3.4條所規定要求的干燥庫房內。長期存放時應按產品技術條件要求進行維護。   附 錄 A 名 詞 術 語 (補充件) A.1 勵磁系統  

26、;   勵磁系統是為同步發電機提供可調勵磁電流裝置的組合。它包括勵磁電源(直流勵磁機、交流勵磁機、勵磁變壓器及整流器等)、自動電壓調節器、手動控制單元、滅磁、保護、監視裝置和儀表等。 A.2 勵磁控制系統     包括同步發電機及其勵磁系統的反饋控制系統。 A.3 反饋控制系統     是一種控制系統，它借助于被控制的系統變量與給定值的偏差值去影響控制，以使這些變量達到預先規定的關系。 A.4 額定勵磁電流(IfN)    &

27、#160;同步發電機在額定工況下的勵磁電流。 A.5 額定勵磁電壓(UfN)     同步發電機在額定工況下磁場繞組兩端所加的直流電壓。 A.6 空載勵磁電流(IfO)     同步發電機在空載和額定轉速時產生額定電壓所需的勵磁電流。 A.7 空載勵磁電壓(UfO)     同步發電機在空載、額定轉速和額定電壓下，磁場繞組兩端所加的直流電壓。此時磁場繞組計算溫度以25來計。 A.8 勵磁系統頂值電壓(UP)   &#

28、160; 在規定條件下，勵磁系統能夠提供的直流電壓最大值。     注：當勵磁系統的電源決定于同步發電機的電壓及電流時，電力系統擾動的性質、勵磁系統和同步電機的具體設計參數，將影響勵磁系統的輸出。對這種系統，頂值電壓的確定包括考慮適當的電壓降和電流增加。        對采用旋轉勵磁機的勵磁系統，頂值電壓在額定轉速時確定。        磁場繞組溫度以對應于額定工況下的規定值來計。 A.9 勵磁系

29、統負載頂值電壓(UPN)     當勵磁系統提供頂值電流時，勵磁系統能夠輸出直流電壓最大值。此時磁場 繞組溫度以對應于額定工況下的規定值來計。 A.10 勵磁系統頂值電流(IP)     在一規定時間內，勵磁系統能夠提供的直流電流最大值。     注：同A.8注。         同A.8注。         

30、;同A.8注。 A.11 勵磁系統空載頂值電壓(UPO)     當勵磁系統空載時，勵磁系統能夠提供的直流電壓最大值。 A.12 勵磁機空載頂值電壓     勵磁機在空載及額定轉速下能夠達到的直流電壓最大值。 A.13 勵磁機負載頂值電壓     勵磁機在下述情況下的頂值電壓。     勵磁機帶負荷電阻，其歐姆值等于所要激勵同步發電機額定工況下的磁場繞組的電阻值。 A.14 勵磁系統電壓響應時間

31、    在規定條件下，勵磁系統達到頂值電壓與額定負載磁場電壓之差的95%所需時間的秒數，該上升時間等于0.1s下降時間小于0.15s的勵磁系統稱為高起始響 應勵磁系統。 A.15 勵磁系統電壓-時間響應     在規定條件下，用時間的函數來表示的勵磁系統輸出電壓。 A.16 勵磁系統電壓響應比     勵磁系統輸出電壓的增長率除以額定磁場電壓所得值。如使該增長率保持不變，則可獲得電壓-時間面積，其大小與實際曲線在第一個0.5s 時間間隔產生電壓時間面積相同

32、。  響應曲線abd圍成的面積等于三角形acd的面積。    注：勵磁系統電壓響應比的確定應以勵磁系統電壓在起始等于同步發電機額定勵磁電壓。此后迅速建立勵磁系統頂值電壓為回路條件。勵磁系統響應比的測定僅使用于常規勵磁系統。       勵磁系統電壓響應比的確定應在同步發電機在額定工況下，突然進行強勵的方法進行。測定時強勵時間一般不得大于5s。       當勵磁系統的電源決定于同步發電機的電壓及電流時，則電力系統攏動的性質，勵磁系統和同

33、步發電機將影響勵磁系統的輸出，對這種系統，勵磁系統電壓響應比的確定應包括考慮適當的電壓降和電流增加。       如果由于實際原因，試驗只能在單獨組件進行或雖為全部勵磁控制系統，但只能在輕載或空載進行，則可采用分析方法預測性能，此時的負載條件應符合同步發電機的額定工況。       對高起始響應勵磁系統只規定頂值電壓與響應時間。 A.17 勵磁控制系統精度     在規定條件下(如負荷變化、環境溫度、濕度、頻率及電源電壓變動等)，被控量與理想值之間的不相符程度。數值上用理想值和被控變量之差值與理想值的比值的百分比來表示。 A.18 勵磁控制系統靜差率(同步發電機負載變化時的勵磁控制系統準確度)     無功補償單元切除、原動機轉速及功率因數在規定范圍內變化，發電機負載從額定變化到零時端電壓變化率。即： 式中UN額定工況下的發電機端電壓；     U0空載額定時發電機端電壓。 A.19 整定電壓