（新疆华电发电有限公司红雁池电厂 新疆 830047）
摘要：励磁调节对于电力系统的静态稳定性和动态稳定性起着至关重要的作用。它是同步发电机和同步调相机的励磁进行自动调节，电力系统维持母线电压及稳定分配机组间无功功率和提高输电线路传输能力的重要措施。随着电网规模的不断扩大，电力系统稳定的问题越来越突出，对电力系统稳定分析计算的要求也越来越高。进行励磁系统模型和参数测试，得到符合实际的模型和参数，对于提高电网的安全稳定运行具有重要意义。本文对励磁调节的原理作用及我厂励磁调节器的静态定标试验、动态空载与阶跃试验的方法进行简要阐述。
关键词：励磁调节；定标试验；空载；阶跃试验
前言
新疆红雁池电厂4号机组采用HWLT-4型微机励磁调节器由两套独立的微机通道和一套独立的模拟通道组成，每个微机通道分为两个环：电压环和电流环。电流环取转子电流信号进行闭环，电压环取发电机端电压信号进行闭环。为保证调节的快速性，系统连续采样，在一个周期内完成各种运算。电压环由机端电压与给定值的差值进行 、 或 运算。电流环由转子电流与给定的差值进行 、 运算。在正常调节的同时进行各种限制、保护的判断并完成各种功能。
1.励磁系统的概述
1.1励磁系统的定义
励磁系统是同步发电机中的重要元件，它不仅能为同步发电机提供电机磁场电流也能供给同步发电机励磁电源。它既包括调节与控制元件，又包括磁场放电装置、保护装置等。通常来说，功率输出及其相关的控制元件组成了电力工程中所使用的励磁系统。使人们在运行电力系统时能够更好地保护并控制发电设施，使之不受外界因素的干扰，从而避免出现使用故障问题。励磁系统目前在电力工程建设中处于重要的位置，并且已在实际工作中得到广泛应用，可以提高电力系统的动、静态稳定性。
1.2励磁系统的工作原理
目前同步发电机励磁系统主要采用半导体整流励磁，它是用半导体组成一定的整流电路，把交流电流变成直流电流后供给发电机励磁。由于一般都用可控硅组成的可调节电路，因而称为可控硅励磁系统，此种励磁现已发展为多种形式，主要有以下几种基本形式：
（1）他励系统
1.3励磁系统的作用
①励磁系统能够随着发电机负荷的改变来调控励磁电流，从而使机端电压的稳定性得以保证；②控制无功功率的完成并控制运行的各发电机之间的分配；③在并列运行过程中提高发电机的动、静态稳定性；④能在发电机内部发生故障时，及时采取灭磁的方式对电机实施保护，达到降低故障损失的目的。⑤根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。
2.励磁调节器的应用调试
同步发电机励磁系统在投运前，要对励磁调节器进行定标和模型参数的测试，以保证机组励磁系统调节精准度和稳定性，从而提高电力系统安全稳定运行。
2.1励磁调节器的静态定标调试
（1）调压器：用于模拟阳极电压。接线前将励磁调节柜内830/220V变压器830V输出侧外接线打开做好标记及绝缘，防止将电压送至PT室内励磁变处。
（2）博电试验台：两路电流输出分别模拟第一组机端电流、第二组机端电流。
（3）昂立试验台：电压输出用并联接线方式模拟第一组机端电压、第二组机端电压及系统电压；电流输出模拟励磁电流。
（4）将第一组机端电压、第二组机端电压、系统电压、第一组机端电流、第二组机端电流及励磁电流连片打开。防止电压、电流送至发电机机端处。
2.1.1 定标步骤
实验台电流、电压通入量：
第一组机端电压、第二组机端电压及系统电压通入正序电压60.6V；（注：机端电压—虽然#3、#4号机PT变比为15000/100，二次线电压为100。但由于我厂系统电压基本上高于220kV达到236V。所以将PT变比按15750/100，二次电压为105来定标）励磁电流通入正序电流1.370A。
第一组机端电流、第二组机端电流通入正序电流3.594A；（注：因励磁变CT变比为12000/5，机端电流物理参数为8625。顾正序电流为8625/（12000/5）=3.594A）
调压器将阳极电压加220V；（注：因阳极电压变压器为830/220，所以通入220V）
1）打开第一组风机启指令、第二组风机启指令、油开关分状态、励磁开关分状态接线；
2.）短接励磁开关合状态，第一组风机启状态、第二组风机启状态；3）将手动逆变开关扭至0位，第一组机端电压、第二组机端电压及系统电压通入正序电压60.6V；（检查允许启励继电器灯亮）
4）给启指令，励磁调节柜前台机显示#1机、#2机启动后，将油开关状态短接；
5）给励磁电流通入正序电流1.370A；第一组机端电流、第二组机端电流通入正序电流3.594A；调压器将阳极电压加至220V。
6）检查励磁调节柜前台机上#1机、#2机启动正常、开关位置正常、无报警。
7）进入主通道、备通道菜单。此时机端电压、机端电流、励磁电流、系统电压、阳极电压采样应显示为1。（误差±3%）
8）进入运行参数设置菜单，按照定值单输入定值。分别将机端电压定标、机端电流定标、励磁电流定标、励磁电压定标、电网电压定标设为1。点击返回至主界面。
9）短接停指令，励磁调节柜前台机显示#1机、#2机停止后，打开油开关合状态短接线。将励磁调节柜#1机、#2机断电重启。
10）按照之前步骤将励磁调节柜启动，分别检查#1机、#2机定值保存无误。
11）分别对机端电压、机端电流、励磁电流、系统电压、阳极电压进行采样。（注：每通入一个量时，都要查看主通道与备用通道相对应的采样值，对比数值偏差。如偏差较大为定标错误，需重新定标。）
2.2励磁调节器的动态空载试验
励磁调节器的空载试验应维持发电机在3000转/分额定转速，励磁开关MK合闸后，缓慢增加励磁，将发电机电压从零升至1.05倍额定。记录整个过程发电机电压及转子电流曲线，其目的是通过试验数据验证是否满足发电机空载特性气隙线方程 。进而根据厂家提供的最小控制角、最大控制角及转子电压基值按照公式：
计算出调节器最大输出电压与最小输出电压。
2.2.1 空载试验步骤
1）为防止发电机过电压，将发电机过电压定值改为1.15倍额定电压。
2）合上励磁调节器柜内交直流电源开关，检查调节器显示正常。
3）合上整流柜和灭磁过压柜内交直流电源开关，给上起励电源保险。
4）在励磁调节器柜将逆变转换开关切到0位，检查发电机定子电压为零伏左右。
5）将励磁调节器1号工控机设置在FCR运行方式下。
6）操作励磁调节器柜增磁按钮，使发电机电压从零伏升至额定电压1.05倍，分别记录发电机电压在2kV、3kV、5kV、7kV、9kV、11kV、13kV、15.75kV、1732kV时，转子电流数值，通过计算检查发电机电压与转子电流在增磁过程中是否满足空载特性曲线，并且整个操作过程中发电机电压应平稳变化。
7）操作励磁调节器柜减磁按钮，使发电机电压从额定1.05倍电压降至零伏，分别记录发电机电压在1732kV、15.75kV、13kV、11kV、9kV、7kV、5kV、3kV、2kV时，转子电流数值，通过计算检查发电机电压与转子电流在增磁过程中是否满足空载特性曲线，并且整个操作过程中发电机电压应平稳变化。
8）试验完毕，降发电机电压为最小。
9）在励磁调节器柜将逆变转换开关切到“逆变”位。
10）用同样方法对调节器2号工控机进行空载调节试验。
2.3励磁调节器的动态阶跃试验
阶跃试验目的是为了测量励磁调节器调节品质，检验发电机电压阶跃响应的超调量、振荡次数和调节时间等性能指标是否满足国标要求。即发电机在空载额定电压情况下，做±10%阶跃试验时，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。阶跃试验为±5%，超调量不大于阶跃量的30%，振荡次数不大于3次，上升时间不大于0.6s，调节时间不大于5s。
试验前将发电机处于空载运行状态维持额定转速，励磁调节器工作在自动方式，将发电机电压调整在90%额定电压（调整为90%额定电压是为了防止做正向阶跃导致发电机过电压），励磁调节器调差系数与定值整定完毕，发变组保护、热工保护投入，机组AGC、AVC功能退出。
2.3.1 阶跃试验步骤
1）保持发电机额定转速，空载将发电机电压升至90%额定，励磁调节器在自动方式下运行，检查励磁装置运行正常。
2）检查励磁调节器定值设置正确。励磁调节柜内#1工控机在主运状态，#2工控机在从运状态。
3）在平板电脑的监控画面中点击“系统设置”，输入正确的用户名进入系统设置界面。
4）在“系统设置”界面中点击红色阶跃试验按钮。双击后按提示输入正或负的阶跃量，点击“确定”即开始阶跃试验。发电机机端电压在额定运行时，为防止机端过电压，建议一般先做-5%或-10%阶跃试验。
5）待机组电压稳定后再次点击阶跃试验按钮并确定，既把阶跃量取消，恢复正常运行。
6）待试验结束励磁调节器录波完成后，通过人机界面中“数据分析”功能，调取励磁调节器的录波文件，分析阶跃试验是否合格。
7）如试验合格，再做正阶跃试验，试验方法同上；如试验不满足要求，则调整励磁的PID参数，参数修改后按照上述方法再进行一次试验，检查励磁调节器的品质。
8）励磁调节器#2计算机试验时，将#2计算机切至主运状态，#1计算机从运状态，再进行试验。
2.3.2试验中应注意事项
1）试验中自动通道与手动通道切换时应在两者输出平衡时进行，以免切换时出现较大波动。
2）每次试验结束后应立即检查试验录波完好，否则应重复该项试验。
3）试验中一旦出现功率摆动增大现象应立即将励磁方式切至手动，若摆动仍不能消除应立即停机。
参考文献：
[1] HWLT-4型微机励磁调节器使用手册 哈尔滨电机厂，2002.1
[2] 杨冠城 电力系统自动装置原理 水利电力出版社，1994
[3] 电力系统继电保护高级工 中国电力出版社，1997
[4] 发电机励磁系统参数测试报告 新疆电力科学院，2007
论文作者:王博
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/27
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