近日,中电联发布关于征求《核电厂汽轮发电机励磁系统技术要求》和《核电厂汽轮发电机励磁系统运行技术导则》两项能源行业标准的征求意见稿,详细情况如下:附件:核电厂汽轮发电机励磁系统技术要求编制说明核电厂汽轮发电机励磁系统技术要求核电厂汽轮发电机励磁系统运行技术导则编制说明核电厂汽轮发

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中电联:《核电厂汽轮发电机励磁系统技术要求》《核电厂汽轮发电机励磁系统运行技术导则》征求意见稿

2018-05-18 08:31 来源:北极星电力网 

近日,中电联发布关于征求《核电厂汽轮发电机励磁系统技术要求》和《核电厂汽轮发电机励磁系统运行技术导则》两项能源行业标准的征求意见稿,详细情况如下:

附件:

核电厂汽轮发电机励磁系统技术要求编制说明

核电厂汽轮发电机励磁系统技术要求

核电厂汽轮发电机励磁系统运行技术导则编制说明

核电厂汽轮发电机励磁系统运行技术导则

核电厂汽轮发电机励磁系统技术要求编制说明

(征求意见稿)

一.   任务来源及计划要求

任务来源:

本标准是依据《国家能源局综合司关于印发2017年能源行业核电标准制(修)订计划及核电标准英文翻译出版计划的通知》(国能综函科技〔2017〕136号)。

本项目主编单位:苏州热工研究院有限公司。

本项目计划编号:能源20170108

计划要求:

本标准各阶段草案的完成时间安排为:2017年11月完成编制组讨论稿,2018年04月完成征求意见稿,2018年6月完成送审稿,2018年10月完成报批稿。

二.   编制过程

主要起草人及工作分工:

由苏州热工研究院有限公司牵头主编,联合参编单位中国电力科学研究院有限公司、南方电网科学研究院有限责任公司、国网冀北电力有限公司电力科学研究院、中广核核电运营有限公司、中核核电运营管理有限公司、国网浙江省电力公司电力科学研究院、广东电科院能源技术有限公司、中广核工程有限公司、东方电机控制设备有限公司组成标准编制小组,小组成员有黄超、钟浩文、吴剑超、史杨、陈刚、段贤稳、余前军、吴跨宇、翁洪杰、赵艳军、周平、郭立雄、霍承祥、熊鸿韬、冯伟岗、苏为民等,其中黄超为编制组组长。

编制原则:

本标准部分参考《大型汽轮发电机励磁系统技术条件》、GB/T 7409《同步电机励磁系统》、《发电机励磁系统及装置安装、验收规程》、《发电机励磁系统技术监督规程》等并结合最近几年新投运大型核电厂励磁设备运行维护管理经验和特点,并综合各方意见编制而成。

编制组内部讨论情况:

本标准于2017年11月16日进行了标准的编制方案外部评审,邀请国内励磁行业、核电行业专家评审并确定了标准的编制总体原则及主要内容,2018年1月中旬完成编制组完成了初稿的编写及汇总,并组织召开了内部评审会,进行了初稿的修改,2018年3月,邀请核电行业专家对本标准初稿进行了外部评审,最后达成一致意见,并形成《标准初稿评审稿》。详见会议纪要。

征求意见情况:

编制组依据专家评审意见对《标准初稿评审稿》进行了修改,并于2018年4月初将其上报公司科研业务部标准信息处审查,根据审查意见形成正式《征求意见稿》。

三.   调研和分析工作的情况

标准编写工作组在接到任务后,对国内外发电机励磁系统方面应用标准进行调研和分析,如电力行业标准DL/T 843 大型汽轮发电机励磁系统技术条件、GB/T 7409.1~3 同步电机励磁系统、DL/T 490  发电机励磁系统及装置安装、验收规程、JB/T 7784 透平同步发电机用交流励磁机技术条件等,但标准所规定的部分内容均是以常规电厂的运行经验和技术要求,这对核电厂励磁设备的选型设计、出厂验收、现场调试以及运行管理,缺少一定有针对性的要求。由于核电发电机组运行模式与核岛运行工况紧密相连,因此有其特殊性,因此急需提出一个较为详细的核电厂发电机励磁系统技术要求,规范和指导我国核电厂汽轮发电机励磁系统的招标、设计、制造、安装、调试和技术改造等工作,从而切实提高企业励磁系统设备的安全生产运行水平。

四.   主要技术内容的说明

本标准规定了核电厂汽轮发电机励磁系统的术语和定义、技术要求、检验与试验、文件等方面的要求。

本标准适用于单机容量为300MW及以上核电厂汽轮发电机的励磁系统及装置。用于指导核电厂汽轮发电机励磁系统的招标、设计、制造、安装、调试和技术改造等工作。

本标准主要技术内容包括:

1.   术语和定义

2.   系统性能技术要求

3.   部件性能

4.   试验

5.   其他设计要求

6.   文件要求

7.   附录B(资料性附录)励磁系统冗余设计

8.   附录C(资料性附录)无刷励磁系统旋转整流器

这些技术内容细节分别经过了各参编人员的研究、编写、提炼、审核和修改等环节在2017年11月确定编制大纲时,明确了标准编制方向和大致技术细节内容,大纲确定后,在2018年1月基本形成初稿,初稿形成初期,标准技术内容多达数十页,后经过组织相关专家进行内部审查后,对技术内容进行了删减和大量修改提炼,在2018年3月再次组织核电行业外部专家对初稿进行审查,本次审查标准的技术内容获得了专家的肯定,同时也提出了许多宝贵的修改意见,经过整理后,各参编人员分别按照专家的修改意见进行了修改,之后汇总主编,在主编的统一修改下,形成了正式初稿,并发各位专家重新进行审核,审核反馈意见均肯定了初稿的质量,后再经专业标准管理人员形式审查后,经过主编的修改正式形成标准征求意见稿。技术内容能指导核电厂汽轮发电机励磁系统的招标、设计、制造、安装、调试和技术改造等工作。

五.   验证试验的情况和结果

编制组成功组织实施了中国广核的岭澳二期、红沿河一期、宁德一期、阳江一期等机组以及中核核电项目的机组在建阶段发电机试运行及先期维护工作,同时具有大亚湾核电、岭澳核电、秦山一期等多年的运行维护现场实际工作经历,具有大量的在建在运机组资料,本导则所阐述内容的适用性及正确性得到了很好的兼顾和验证。

本导则的试验、设计和文件内容均考虑了各核电厂的现场情况和实际经验,应该说本标准所含的内容均是各电厂运用比较成熟的经验。有较强的指导和执行性。

六.   采用国内和国外先进标准情况

部分参考DL/T 843 大型汽轮发电机励磁系统技术条件。

七.   与现行法规标准的关系

本标准符合国家核安全法规相关规定,也参考国内电力行业相关标准,与现行标准有相互依存关系。

八.   实施标准的要求和措施的建议

九.   废止现行有关标准的建议

十.   其他要说明的事项

十一.    编制标准参考资料清单(根据必要性)。

GB/T 7409.1 同步电机励磁系统 定义

GB/T 7409.2 同步电机励磁系统电力系统研究用模型

GB/T 7409.3 同步电机励磁系统 大中型同步发电机励磁系统技术要求

GB/T 10228 干式电力变压器技术参数和要求

GB/T 14285 继电保护和安全自动装置技术规程

GB/T 14598.13 电器继电器 第22-1部分:量度继电器和保护装置的电气骚扰试验(IEC 60255-22-1-2007,MOD)

GB/T 50150 电气装置安装工程  电气设备交接试验标准

DL/T478   静态继电保护及安全自动装置通用技术条件

DL/T596   电力设备预防性试验规程

DL/T 279 发电机励磁系统调度管理规程

DL/T 843 大型汽轮发电机励磁系统技术条件

DL/T 1049 发电机励磁系统技术监督规程

DL/T 1166 大型发电机励磁系统现场试验导则

DL/T 1167 同步发电机励磁系统建模导则

DL/T 1231 电力系统稳定器整定试验导则

JB/T 7784 透平同步发电机用交流励磁机技术条件

DL/T 1523-2016 同步发电机进相试验导则

DL/T 1767-2017 数字式励磁调节器辅助控制技术要求

核电厂汽轮发电机励磁系统技术要求

(征求意见稿)

前言

本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利,本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本标准由中国电力企业联合会提出并归口。

本标准负责起草单位:苏州热工研究院有限公司

本标准参加起草单位:中国电力科学研究院有限公司、南方电网科学研究院有限责任公司、国网冀北电力有限公司电力科学研究院、中广核核电运营有限公司、中核核电运行管理有限公司、国网浙江省电力公司电力科学研究院、广东电科院能源技术有限公司、中广核工程有限公司、东方电机控制设备有限公司

本标准主要起草人:。

本标准为首次发布。

本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心(北京市白广路二条1号,邮编:100761)。

核电厂汽轮发电机励磁系统技术要求

1范围

本标准规定了核电厂汽轮发电机励磁系统的术语和定义、技术要求、检验与试验、文件等方面的要求。

本标准适用于单机容量为300MW及以上核电厂汽轮发电机的励磁系统及装置。用于指导核电厂汽轮发电机励磁系统的招标、设计、制造、安装、调试和技术改造等工作。

2规范?性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T 7409.1 同步电机励磁系统 定义

GB/T 7409.2 同步电机励磁系统电力系统研究用模型

GB/T 7409.3 同步电机励磁系统 大中型同步发电机励磁系统技术要求

GB/T 10228 干式电力变压器技术参数和要求

GB/T14285继电保护和安全自动装置技术规程

GB/T14598.13电器继电器第22-1部分:量度继电器和保护装置的电气骚扰试验(IEC 60255-22-1-2007,MOD)

GB/T50150电气装置安装工程电气设备交接试验标准

DL/T478 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件

DL/T596电力设备预防性试验规程

DL/T 279 发电机励磁系统调度管理规程

DL/T843大型汽轮发电机励磁系统技术条件

DL/T 1049 发电机励磁系统技术监督规程

DL/T 1166 大型发电机励磁系统现场试验导则

DL/T 1167 同步发电机励磁系统建模导则

DL/T 1231 电力系统稳定器整定试验导则

JB/T7784 透平同步发电机用交流励磁机技术条件

DL/T 1767-2017 数字式励磁调节器辅助控制技术要求

3  术语和定义

3.1励磁系统 excitation system

提供同步电机磁场电流的装置,包括所有调节与控制元件、励磁功率单元、磁场过电压抑制和灭磁装置以及其他保护装。

3.2自并励静止励磁系统 potential source static excitation system

电势源静止励磁功率单元的电源来自发电机端的励磁系统。

3.3交流励磁机 AC exciter

一种为同步发电机提供励磁电源的同轴交流发电机。

3.4副励磁机 secondary exciter(auxiliary exciter)

一种为交流励磁机提供励磁电源的同轴交流发电机。

3.5功率整流装置 power rectifier

一种将交流变换为直流、为同步发电机或交流励磁机提供磁场电流的装置,它可以是可控的或不可控的。

3.6起励电源 power source for voltage building

指利用外部的交流或直流电源,帮助发电机建立初始电压用的专门电源。

3.7旋转整流器rotating rectifier

整流器与发电机同轴旋转,同步发电机励磁电流由交流励磁机电枢电压经硅元件整流供给的励磁方式,旋转整流器接线方式见附录A。

3.8励磁变压器excitation transformer

指为功率整流器提供交流输入电源并且具有静电隔离屏蔽层的变压器。

3.9核电厂孤岛运行nuclearpower planthouse load operation

当核电发电机不与外电网联系,输出功率仅能送到厂用电的运行方式即为孤岛。

3.10额定磁场电流 rated field current

同步电机运行在额定电压、电流、功率因数与转速下,其磁场绕组中的直流电流。

3.11额定磁场电压 rated field voltage

在磁场绕组上产生额定磁场电流所需要的电机磁场绕组端部的直流电压。此时磁场绕组的温度应是在额定负载、额定工况以及初级冷却介质在最高温度条件下的温度。

3.12励磁系统额定电流 rated currentof excitation system

指在励磁系统规定的运行条件下,励磁系统能够提供的长期连续运行的最大输出直流电流。

3.13励磁系统额定电压 rated voltage ofexcitation system

指在同步发电机连续运行的额定负荷条件下,励磁系统输出额定电流时,励磁系统能够提供的在其输出端的直流电压。

3.14励磁系统顶值电流(也称励磁顶值电流) ceiling currentof excitation system

指在规定的时间内,励磁系统可输出的最大直流电流。

3.15顶值电流倍数 ratio of ceiling current

指励磁系统顶值电流与发电机额定磁场电流之比。

3.16高起始响应励磁系统 high initial response excitation system

电压响应时间小于或等于0.1秒的交流励磁机励磁系统。

3.17自动电压调节器 automatic voltage regulator

指实现按恒机端电压调节方式的调节及相关的限制保护功能的装置,也称自动(调节)通道。

3.18手动励磁调节器manual controller

指实现按恒磁场绕组电流(或电压)调节方式的调节及相关的限制保护功能的装置,也称手动(调节)通道。

?3.19PID调节单元 PID regulating unit

a)   串联PID调节单元的传递函数为:

式中:

β——一般为5~10,(1+T1s)/(1+βT1s)为迟后环节;

γ—— 一般为0.1~0.2,(1+T2s)/(1+γT2s)为超前环节。

串联PID调节单元的稳态增益为KS;串联PID调节单元的动态增益为KD,KD=KS/β;串联PID调节单元的暂态增益为KT,KT=KS/(β˙γ)。

a)   并联PID调节单元的传递函数为:

式中:

KP——比例增益,pu/pu;

Ti——积分时间常数,s;

KD——微分增益,pu/pu;

Tr——滤波时间常数,s。

1.1过励限制 over excitation limiter

  一种电压调节器的辅助单元或功能,目的是将受转子热容量限制的励磁系统输出电流限制在允许值之内,限制作用是反时限规律延时的。

1.2最大励磁电流限制 maximum field current limiter

  一种电压调节器的辅助单元或功能,目的是限制励磁电流不超过规定的最大磁场电流,限制作用是瞬时的或经小延时的。

1.3欠励限制 under excitation limiter

  一种电压调节器的附加单元或功能,目的是在不同有功负荷和不同定子电压下,限制同步发电机无功功率不低于规定值,限制作用是瞬时的或经小延时的。

1.4过激磁限制 volts per hertz limiter

一种电压调节器的辅助单元或功能,目的是防止同步电机或与其相连变压器过磁通。

?1.5电力系统稳定器 power system stabilizer(PSS)

一种附加励磁控制装置或功能,它借助自动电压调节器控制励磁功率单元的输出,来阻尼同步电机的功率振荡。输入变量可以是转速、频率、功率或多个变量的综合。

1.6换料大修 refueling outage

核电机组在运行一段时间后,反应堆停堆更换部分核燃料组件,同时对设备进行在役检查、定期试验、预防性维修、纠正性维修和设备改造等工作。

1.7无刷励磁系统brushless excitation system

使用旋转整流器交流励磁机功率单元的励磁系统。

1.8发电机负载阶跃响应的波动次数和调节时间oscillatation times and regulating time of on line step test

发电机有功功率波动发生至波动衰减到最大波动幅值5%的波动次数和时间。

1.9阻尼比 ξdamping ratio

阻尼比是表示控制系统调节品质的一个量。阻尼比可通过阶跃扰动试验测出,见图1。

 

式中:

N——计算周期数;

P1、P2——为第一个和第二个功率峰值,见图1,单位为兆瓦(MW);

P2N+1、P2N+2——为第(2N+1)个和第(2N+2)个功率峰值,单位为兆瓦(MW)。

图1  负载阶跃有功功率响应曲线

4使用条件技术要求

4.1环境条件

正常工作的环境条件应符合下述规定:

a)   励磁调节器环境温度:-5℃~40℃;不同海拔高度周围最高环境温度的规定见表1;

表1不同海拔高度时最高环境温度

 

b)   励磁调节器相对湿度:不大于90%;

c)   励磁调节器一般应安装在空调房间内,周围应无周围应无爆炸危险、无腐蚀金属和破坏绝缘的气体及灰尘;

d)   励磁调节器所处房间的温度控制装置应冗余配置,防止温度控制装置故障造成励磁调节器异常;

e)   励磁系统(除旋转部件外)允许振动条件为(10~150)Hz时,振动加速度不大于5m/s2。

4.2工作电源

a)   交流电压允许偏差 -15%~+10%,频率允许偏差 -6%~+4%;

直流电压允许偏差 -20%~+10%;

b)   励磁调节器的工作电源应不少于两路直流电源和两路交流供电,直流电源应相互独立,其接线方式见附录B1;

4.3其他

当使用条件超过以上规定是,需方应与供方协商。

5系统性能技术要求

5.1选用的励磁调节器型号应经国内有资质的机构入网检测合格,并提供完整的检测报告。

5.2核电厂汽轮发电机励磁方式宜采用无刷励磁系统或自并励静止励磁系统;无刷励磁系统典型配置宜采用附录B.2

5.3励磁系统应保证发电机磁场电流不超过其额定值的1.1倍时能够连续稳定运行。

5.4励磁系统的短时过负荷能力应大于发电机转子短时过负荷能力。

5.5交流励磁机励磁系统顶值电压倍数不低于2.0倍,自并励静止励磁系统顶值电压倍数在发电机额定电压时不低于2.25倍。必要时可由供、需及电网部门商定。

5.6当励磁系统顶值电压倍数不超过2倍时,励磁系统顶值电流倍数与励磁系统顶值电压倍数相同。当励磁系统顶值电压倍数大于2倍时,励磁系统顶值电流倍数为2倍。

5.7励磁系统允许顶值电流持续时间不低于10s。

5.8交流励磁机励磁系统的标称响应不小于2倍/s;高起始响应励磁系统和自并励静止励磁系统的励磁系统电压响应时间不大于0.1s。

5.9励磁自动调节应保证发电机端电压静差率不大于1%,此时励磁系统的稳态增益一般应不小于200倍。

5.10在发电机空载运行情况下,频率每变化1%,发电机端电压的变化应不大于额定值的±0.25%。

5.11励磁系统的动态增益应不小于30倍。

5.12发电机电压的调差采用无功调差,无功电流补偿率的整定范围应不小于±15%,整定可以是连续的,也可以在全程内均匀分档,分档不大于1%。

5.13发电机空载电压阶跃响应特性

5.13.1按照阶跃扰动不使励磁系统进入非线性调节区域来确定阶跃量,一般为2%-5%。

5.13.2自并励静止励磁系统的电压上升时间不大于0.5s,振荡次数不超过3次,调节时间不超过5s,超调量不大于30%。

5.13.3交流励磁机励磁系统的电压上升时间不大于0.6s,振荡次数不超过3次,调节时间不超过10s,超调量不大于40%。

5.14发电机负载电压阶跃响应特性:

发电机额定工况运行,阶跃量一般为发电机额定电压的1%~5%。阻尼比大于0.1,有功功率波动次数不大于5次,调节时间不大于10s。

5.15自动电压调节器自动起励时,发电机端电压应稳定上升,其超调量应不大于额定值的10%。

5.16励磁调节器的调压范围

5.16.1自动励磁调节时,发电机空载电压能在额定电压的70%~110%范围内稳定平滑的调节。

5.16.2手动励磁调节时,上限不低于发电机额定磁场电流的110%,下限不高于发电机空载额定磁场电流的20%。

5.17在发电机空载运行时,自动励磁调节的调压速度,应不大于发电机额定电压1%/s,不小于发电机额定电压0.3%/s。

5.18励磁系统在发电机变压器高压侧对称或不对称短路时,应能正常工作。

5.19励磁系统应能经受同步发电机任何故障和非正常运行而不损坏。

5.20自动电压调节器应具有动作符合发变组及电力系统特性的过励限制(包含顶值电流瞬时限制和过励反时限限制)、欠励限制、伏/赫兹(V/Hz)限制和电力系统稳定器(PSS)等附加功能单元。自动电压调节器的限制特性和整定值应发挥发变组短时工作能力,且与相关发变组和励磁变压器继电保护匹配。限制过程应快速而平稳。励磁限制失败应动作于通道切换。

5.21励磁系统引起的轴电压应符合相关要求,否则应采取措施。

5.22当磁场电流不大于1.1倍额定值时,发电机转子绕组两端所加的整流电压最大瞬时值应不大于转子绕组出厂工频试验电压幅值的30%。

5.23励磁系统在受到现场任何电气操作、雷电、静电及无线电收发信机等电磁干扰时不应发生误调、失调、误动、拒动等情况。

5.24因励磁系统故障引起的发电机强迫停运次数不大于0.25次/年。励磁系统年强迫切除率不大于0.1%。

5.25自动电压调节器的投入率应不低于99%。

1.26励磁装置操作与控制

5.26.1应能够进行磁场断路器分合闸、励磁投入及退出、调节方式和通道的切换、增减励磁、PSS投退等操作,其中增减励磁操作应能同时在就地和远方操作,PSS投退宜采用就地操作方式,上述操作方式应采用硬接线方式;

5.26.2能够与自动准同期装置和计算机监控系统等外部装置接口;

5.26.3励磁调节器与外部装置的通信,应使用标准通信协议和公开通信文本并向用户提供,且不应由于通信异常影响励磁调节器正常运行。

5.26.4励磁装置任一一路工作电源失去和恢复时应保证励磁系统控制平稳、发电机工作状态不变,且不误发信号。

1.27监视

5.27.1励磁系统至少应装设下列故障及动作信号:

a)   励磁机故障;

b)   励磁变压器故障;

c)   功率整流装置故障;

d)   发电机电压、电流采样回路故障;

e)   励磁控制回路电源消失和励磁调节装置任一工作电源故障;

f)   励磁调节装置故障;

g)   电压互感器断线;

h)   触发脉冲故障;

i)   调节通道自动切换动作;

j)   欠励限制动作;

k)   过励限制动作;

l)   V/Hz限制动作;

m)   起励故障;

n)   旋转整流元件故障(如有)。

5.27.2励磁系统应有表明运行状态的信号,包括但不限于励磁调节装置调节方式、运行通道、PSS投/切状态、磁场断路器分/合状态、功率整流桥投退状态等。

5.27.3励磁系统应向控制室及故障录波器提供必要的测量信号、状态信号报警和故障信号,各信号的输出精度、响应速度和抗干扰能力等应满足要求。

5.27.4励磁装置应能显示发电机电压、电流、有功功率和无功功率(正、负双向),励磁电压(或励磁机励磁电压)和励磁电流(或励磁机励磁电流)

5.28结构

5.28.1励磁系统各部件的结构应便于安装、运行、试验、维护。对有冗余设计的部分宜实现在线更换故障部件。应有进行功能特性试验、现场开机试验及励磁系统涉网试验所需的测点和信号加入点。各信号测点和加入点的绝缘水平、精度、响应速度和抗干扰能力等应满足试验要求。

5.28.2励磁设备的外壳防护等级,包括防止人体接近危险部件、防止固体异物进入和防水,应根据现场环境条件,按照GB4208确定。

5.28.3二次回路的设计、安装和抗电磁干扰措施按照GB/T3797、GB14285、GB/T14598、GB/T19517和DL/T478执行。

5.29对于无刷励磁系统,宜配置旋转整流器运行状态在线监测的装置。

5.30在发电机组切换至孤岛运行方式时,励磁系统能保证发电机正常工作。

5.31励磁系?统各部件温升

5.31.1交流励磁机温升限值按照JB/T7784执行,副励磁机温升限值按照JB/T9578执行。

5.31.2其它部分温升限值见表2。

5.32各元件工作参数应有充分裕量。电子元件应采用军级或工业级,并应经过老化筛选。

6部件性能

6.1交流励磁机

6.1.1交流励磁机应符合带整流负载交流发电机的要求,并应有较大的储备容量,在交流励磁机机端短路时不应损坏。

6.1.2交流励磁机冷却系统,应有必要的防尘措施,一般应采用密封式循环冷却。

6.1.3交流励磁机应符合JB/T7784的要求。

6.1.4交流励磁机的保护应符合GB/T14285的要求。

6.2副励磁机

6.2.1副励磁机应采用符合JB/T9578要求的永磁式同步发电机。

6.2.2副励磁机负荷从空载到相当于励磁系统输出顶值电流时,其端电压变化应不超过10%~15%额定值。

6.3励磁变压器

6.3.1励磁变压器安装在户内时应采用干式变压器,应满足GB1094、GB/T10228的要求。

6.3.2励磁变压器高压绕组与低压绕组之间应有静电屏蔽。

6.3.3励磁变压器设计应充分考虑整流负载电流分量中高次谐波所产生的热量;变压器的绝缘等级,应不低于F级绝缘,优先选用H级及以上绝缘。

6.3.4自并励静止励磁系统励磁变压器应能满足发电机空载试验和短路试验的要求。

6.3.5励磁变压器绕组一般采用“Y,d”或“D,y”接线。

6.3.6励磁变压器的短路阻抗的选择应使直流侧短路时短路电流小于磁场断路器和功率整流装置快速熔断器最大分断电流。励磁变压器的保护应符合GB/T14285的要求。

6.3.7励磁变压器应配置就地温度监视装置,具备温度监视装置“电源故障”、“装置异常”等状态的报警功能,具备就地绕组温度显示和相关温度信号的远传功能;

6.4功率整流装置

6.4.1功率整流装置的一个桥 (或者一个支路)退出运行时应能满足输出顶值电流及规定的持续时间、1.1倍发电机额定磁场电流连续运行要求,在发电机机端短路时产生的磁场过电流不损坏功率整流装置;自并励静止励磁系统的宜采用在功率整流装置的二个桥 (或者二个支路)退出运行时亦能满足输出顶值电流及规定的持续时间、1.1倍发电机额定磁场电流连续运行要求的配置。

6.4.2功率整流装置应设交流侧过电压保护和换相过电压抑制回路,每个支路应有快速熔断器保护,快速熔断器动作特性应与被保护元件过流特性相配合。过电压吸收元件应安装在功率整流桥的冷却风道内,保证有良好的通风散热条件。

6.4.3每个功率整流桥宜在交直流侧配隔离刀闸,刀闸额定电流按功率整流桥额定输出电流选择,并取一定裕度。

6.4.4功率整流装置宜采用强迫风冷冷却方式。风道入口应设置过滤装置;强迫风冷整流柜的噪声应小于75dB。。

6.4.5风冷功率整流装置风机的电源应为双电源,工作电源故障时,备用电源应能自动投入。如采用双风机,则两组风机接在不同的电源上,当一组风机停运时应能保证励磁系统正常运行。冷却风机故障时应发出信号。

6.4.6自并励静止励磁系统功率整流桥按照双风机主备方式,风量的100%冗余进行配置。

6.4.7功率整流装置的均流系数应不小于0.9。

2.5自动电压调节器

6.5.1自动电压调节器应有两个独立的自动电压调节通道,含各自的电压互感器、测量环节、调节环节、脉冲控制环节、限制、电力系统稳定器和工作电源等。两个通道可并列运行或互为热备用,任意一个自动电压调节通道的任意环节故障时励磁系统可以保持持续稳定运行。。

6.5.2自动电压调节器一般采用数字式自动电压调节器。

6.5.3自动电压调节器模型一般应符合GB/T7409.2和DL/T 1167的要求。自并励静止励磁系统的自动电压调节器不宜采用磁场电流反馈。交流励磁机励磁系统可采用励磁机磁场电流反馈。

6.5.4自动电压调节器应具有在线参数整定功能。数字式自动电压调节器各参数及各功能单元的输出量应能显示,设置参数应以十进制表示,时间以秒表示,增益以实际值或标幺值表示,采用标幺值时应提供标幺值的基准值确定方法。

6.5.5自动电压调节器电压测量单元的时间常数应小于20ms。

6.5.6移相电路应采用余弦移相,控制角的余弦与控制电压成正比。移相角范围应不小于15°~140°。同步回路宜采用各相独立的同步触发回路,移相触发脉冲的更新周期一般不大于3.3~10ms。发电机额定电压10%以上时自并励静止励磁系统移相电路应能正常工作。

6.5.7自动电压调节器的过励反时限限制单元应具有符合GB/T7064规定的发电机磁场过电流特性的反时限特性,反时限特性应与限制启动值无关,在达到规定的发热量时,将磁场电流限制到额定值附近。因励磁机饱和难以与发电机磁场过电流特性匹配时可采用非函数形式的多点表述反时限特性。自动电压调节器的过励限制应先于发电机转子过负荷保护动作,且有一定的级差。

6.5.8顶值电压倍数大于顶值电流倍数的励磁系统应有顶值电流瞬时限制功能。无刷励磁系统的过励限制和顶值电流瞬时限制信号应来自励磁机磁场电流,限制值应计及励磁机的饱和。

6.5.9自动电压调节器的欠励限制特性应由系统静稳定极限和发电机端部发热限制条件确定。欠励动作特性应计及发电机端电压的变化。自动电压调节器的欠励限制应先于发电机失磁保护动作,并具有一定的级差。

6.5.10自动电压调节器的V/Hz限制特性应与发电机及主变压器的过激磁特性匹配,应具有反时限特性,发电机动态过程的励磁调节应不受电压/频率比率限制单元动作的影响。反时限特性宜采用非函数形式的多点表述方式,应与过激磁保护的反时限特性配合,并先于发电机过激磁保护动作,并具有一定的级差。V/Hz计算用机端电压和频率应采用实测值。

6.5.11励磁调节器在并网运行方式下正常运行时应采用恒电压调节方式[HC黄1] 。

6.5.12自动电压调节器应配置PSS或具有同样功能的附加控制单元。

6.5.12.1PSS可以采用电功率、频率、转速或其组合作为附加控制信号。PSS信号测量回路时间常数应不大于20ms,输入信号应经过隔直环节处理,当采用实测转速信号时应具有衰减轴系扭振频率信号的滤波措施,当采用半速汽轮发电机时,PSS不应与轴系扭振频率信号相互影响。

6.5.12.2PSS或其它附加控制单元应具有下列功能:

a)   发电机功率达一定值时能自动投切;

b)   手动投切;

c)   输出值限幅;

d)   发电机有功功率调节时,发电机的无功功率不出现较大波动。

6.5.12.3PSS或其它附加控制单元的输出噪声应小于±0.005pu。

6.5.12.4励磁调节器辅助限制环节动作时,不宜屏蔽PSS输出。

6.5.12.5PSS应具备内部中间环节信号引出功能,可供内部录波或者输出供外部监测;

6.5.12.6励磁系统应具有PSS试验用A/D输入信号通道,可以叠加频谱分析仪输出的白噪声或扫频正弦信号至AVR给定点,通道的量程、精度和抗干扰能力应满足试验要求。

6.5.12.7PSS的整定原则应参考DL/T-1231的要求。

6.5.13自动电压调节器应具有电压互感器回路失压时防止误强励的功能。

自动电压调节器的电压互感器断线逻辑应能满足如下基本要求

a)   励磁调节器应能识别区外故障和电压互感器测量回路故障;在电压互感器断线及调节器测量回路故障时,进行励磁调节器通道切换。

b)   在单电压互感器断线或双电压互感器断不同相情况下能够准确判断出电压互感器断线,并发出“电压互感器断线”报警,且报警信号不宜有延时。

c)   应能检测出电压互感器高压侧熔丝慢熔。

6.5.14自动电压调节器的各通道间应实现互相监测,自动跟踪。任一通道故障时均能发出信号。运行的自动电压调节通道任一测量单元、控制单元故障,及软件故障均应自动退出并切换到备用通道运行,不应造成发电机停机,稳定运行时通道的切换不应造成发电机无功功率的明显波动。

6.5.15自动电压调节器应提供模拟量的输入和输出接口和相应手段,以便用户进行励磁系统参数测试和PSS频率特性试验。

6.5.16数字式自动电压调节器应具备下列功能:

a)   自诊断、录波和事件顺序记录功能,失电后记录的数据不丢失;

b)   提供检验和调试各功能用的软件及接口;

c)   有与发电厂计算机监控系统连接的接口,接受控制和调节指令,提供励磁系统状态和电气参数;

d)   可显示/输出自动电压调节器各环节的输出量。

6.6励磁系统的起励电源容量一般应满足发电机建压大于10%额定电压的要求。

6.7灭磁装置和转子过电压保护

6.7.1灭磁装置应简单可靠。

6.7.2交流无刷励磁系统应采用交流励磁机励磁回路灭磁方式,应采用逆变灭磁和交流励磁机磁场断路器分断两种灭磁方式。

6.7.3自并励静止励磁系统可采用逆变灭磁和跳灭磁开关灭磁两种方式;跳灭磁开关方式宜采用直流侧磁场断路器分断灭磁,可采用封脉冲等辅助灭磁手段。无论采用哪种方式,都应具有两种及以上措施以保证可靠灭磁。移能型磁场断路器的弧压应保证在GB/T7409.3规定的最严重灭磁情况下可靠地转移磁场电流至灭磁电阻中。

6.7.4灭磁电阻可采用线性电阻,灭磁电阻值可为磁场电阻热态值的1~3倍。任何情况下灭磁时发电机转子过电压不应超过转子出厂工频耐压试验电压幅值的60%,应低于转子过电压保护动作电压。

6.7.5磁场断路器在操作电压额定值的80%时应可靠合闸,在65%时应能可靠分闸,低于30%时应不跳闸。

6.7.6磁场断路器合闸机构应采用合闸机械保持结构;磁场断路器具备防跳功能;磁场断路器跳闸线圈应采用双跳闸线圈,宜具备机械钥匙闭锁功能。

6.7.7接收外部跳闸信号、且直接参与磁场断路器跳闸的继电器,应该选用大功率中间继电器,大功率中间继电器要求动作功率不低于5W,动作电压在额定直流电源电压的55%~70%范围内,额定直流电源电压下动作时间为10~35 ms,应具有抗220 V工频电压干扰的能力。

6.7.8自并励静态励磁系统的发电机转子回路应设转子过电压保护,装置应简单可靠,动作电压值应高于灭磁过程中最高电压,应低于转子绕组出厂工频耐压试验电压幅值的70%。过电压保护动作应能自动复归,一般不应使发电机掉闸。

7试验

7.1试验分类如下列所示:

a)   型式试验;

b)   出厂试验;

c)   交接试验;

d)   换料大修试验(部分检修);

e)   换料大修试验(全部检修);

7.2励磁装置的定型生产,应经过型式试验,型式试验按GB/T7409和相关行业标准进行。

7.3励磁装置交货时应按GB/T7409、相关国家标准和行业标准进行出厂试验并提供出厂试验报告,给出对励磁系统部件及整体试验方法、参数整定及特性要求。

7.4发电机投产前,励磁系统应在现场按GB50150、GB/T7409、相关国家标准和行业标准进行交接试验,交接试验应核对厂家提供的试验结果,并按电厂具体情况和电力系统要求整定相关参数。

7.5核电厂换料大修后,励磁系统应按DL/T596、GB/T7409、相关国家标准和行业标准进行试验以检查各部分是否正常。全部检修宜按照3个换料大修周期进行,全部检验项目见表2。励磁系统部分检修宜按照1个换料大修周期进行。

7.6新建机组、机组改造、励磁系统改造,应按照交接试验项目进行试验后,才能投入运行,并按相应电网管理部门要求报送测试结果和试验报告。

7.7机组容量变化后的励磁系统现场试验项目按相应电网管理部门要求进行。

7.8励磁调节器软件更新、升级后,可参考交接试验执行。

7.9型式试验、出厂试验、交接试验和换料大修全部检修试验应进行的励磁系统试验项目见表3。?

8其他设计要求

8.1励磁系统的磁场电流、电压测量输出至外部的要求:

8.1.1励磁电压的测量可采用分压电阻或直流变送器输出;励磁电流宜采用直流变送器输出。

8.1.2磁场电流、磁场电压变送器的信号采集回路采用高绝缘电缆,磁场电压变送器应配置二次熔断器。

8.1.3磁场电流变送器、磁场电压变送器输出采用模拟量,准确度等级:不大于0.5,响应时间不大于20ms。

8.2转子绕组一点接地保护设计要求:

8.2.1转子绕组接地保护装置安装位置和测量回路要求

a)   转子绕组一点接地保护装置应安装在励磁系统就地盘柜内。

b)   磁场电压测量回路应采用高绝缘电缆,并配置二次熔断器。

8.2.2转子绕组接地装置功能要求

a)   转子绕组一点接地装置应有“报警”、“跳闸”两级信号输出。

b)   转子绕组一点接地装置异常时,能发出“装置异常”信号。

8.3励磁调节器测量的设计要求

8.3.1两套励磁调节器的模拟量测量信号相互独立。具体要求如下:

a)   两套励磁调节器的机端电压,取自发电机定子不同电压互感器的二次绕组。

b)   两套励磁调节器的定子电流,宜取自发电机定子电流互感器不同的二次绕组。

8.3.2运行励磁调节器的测量单元发生故障时,能自动切换到另一套励磁调节器运行。

8.4励磁调节器开关量输入

8.4.1两套励磁调节器应有各自独立的开关量输入单元。

8.4.2两套励磁调节器的开关量输入信号应互相冗余设计,以便在单通道故障处理过程中,系统运行不相互影响。

8.4.3开关量输入单元有提高输入信号抗干扰性的措施,宜采用强电信号输入。

8.4.4至少应输入的开关量:磁场断路器位置;起励指令;灭磁指令;增磁指令;减磁指令;自动/手动投入指令;并网状态。

8.5励磁调节器开关量输出

8.5.1两套励磁调节器应有各自独立的开关量输出单元。

8.5.2两套励磁调节器的开关量输出信号在系统设计时应互相冗余设计,以便在单通道故障处理过程中,系统运行不相互影响。

8.5.3至少应输出的开关量:自动/手动状态;低励限制(UEL)动作;过励限制(OEL)动作;过激磁限制(V/Hz)动作;PSS ON/PSS ACTIVE;电压互感器断线;起励失败;励磁调节器异常。

8.6励磁调节器模拟量输出:

8.6.1励磁调节器至少应能输出如下模拟量信息:励磁调节器给定值;PSS输出值。

8.6.2宜增加输出OEL、UEL、V/Hz等限制环节的输出模拟信号。

9文件要求

9.1新采购设备,设备供应商应按项目进度分时段提供如下技术文件:

a)   产品技术条件;

b)   使用说明书(含原理、特性、控制逻辑、安装、试验、整定、运行、维护、故障查找);

c)   数字式调节器和控制器说明书及程序细框图、组态图(含电压互感器断线功能检测逻辑);

d)   出厂试验报告、出厂整定值及合格证;

e)   主机厂应提供交流励磁机和副励磁机的参数及空载和负载特性曲线;

f)   自动电压调节器入网检测报告,含电网进行稳定计算模型和参数;

g)   提供励磁系统各部件(包括励磁控制装置、励磁变压器、功率整流装置、磁场断路器、灭磁电阻)型式试验报告,含电磁兼容检测报告。

h)   励磁系统设计计算书,应包含励磁变压器(如有)、晶闸管、快速熔断器、冷却装置、灭磁开关、灭磁电阻、转子过电压保护、起励装置(如有)和励磁电缆的选型计算;提供灭磁电阻能容值和灭磁开关弧压仿真的基本参数条件和选择计算书;

i)   装置应用软件、调试软件使用维修指南;

j)   提供灭磁电阻阻值(线性灭磁)、灭磁控制电压及能容量等技术参数,提供灭磁电阻的内部接线图。

k)   现场整组和分单元调试大纲;

l)   总体和分单元原理图及说明;

m)   装置总接线图和分接线图;

n)   装置外形图、安装图;

o)   主要元部件清单;

p)   交货明细表;

q)   设备运输和仓储指导文件,含控制器包装和防静电有要求;

r)   盘柜安装指导文件,含盘柜连接、铜排安装和电缆敷设等;

s)   提供分包商产品的技术资料(包括技术规范和试验报告);

t)   其它设计安装运行维护所必须的技术资料。

9.2新设备系统设计,设计单位应提供如下文件:

a)   设计单位应提供竣工图;

b)   核电厂励磁系统设计手册;

c)   核电厂励磁系统维修手册;

d)   核电厂励磁系统报警手册;

e)   核电厂励磁系统运行规程。

9.3新设备安装调试,调试安装单位单位应提供如下技术文件:

a)   安装程序(规程)和报告;

b)   静态试验程序(规程)和报告;

c)   空载试验程序(规程)和报告;

d)   负载试验程序(规程)和报告;

e)   励磁系统参数测试及PSS试验报告;

?9.4换料大修后,应提供如下技术文件:

a)   静态试验程序(规程)和报告;

b)   动态试验程序(规程)和报告;

c)   电网要求的其他试验的程序(规程)和报告。

附录A

(资料性附录)

无刷励磁系统旋转整流?器

A.1励磁机电枢绕组与旋转整流器连接方式

在无刷励磁系统中,整流器的接线方式一般均采用三相桥式接线方式,无刷励磁机与二极管旋转整流器有两种连接方式,三相桥式和多相桥式整流电路。

对于三相桥式整流电路,励磁机的电枢绕组并联后与并联的旋转整流桥相连;

对于多相桥式整流电路,励磁机电枢的交流绕组各支路分别引出接各自的整流桥,而后直流侧并联;

 

图A.1a)三相桥式整流电路    b)多相桥式整流电路

A.2无刷励磁系统旋转整流器技术指标

无刷励磁系统旋转整流器技术指标参照JB/T 7784 4.11

附录B

(资料性附录)

励磁系统冗余设计

B.1电源冗余

 

图B.1电源冗余

B.2无刷励磁系统冗余设计

 

图B.2无刷励磁系统冗余设计

核电厂汽轮发电机励磁系统运行技术导则编制说明

(征求意见稿)

一.   任务来源及计划要求

任务来源:

本标准是根据国家能源局印发的《国家能源局综合司关于印发2017年能源行业核电标准制(修)订计划及核电标准英文翻译出版计划的通知》(国能综函科技[2017]136号)的任务安排对《核电厂汽轮发电机励磁系统运行技术导则》进行编制的,计划编号“能源20170109”。

计划要求:

本标准各阶段草案的完成时间安排为:2018年03月完成编制组讨论稿,2018年05月完成征求意见稿,2018年06月完成送审稿,2018年10月完成报批稿。

二.   编制过程

主要起草人及工作分工:

由苏州热工研究院有限公司联合参编单位中广核核电运营有限公司、中国电力科学研究院有限公司、南方电网科学研究院有限责任公司、国网冀北电力有限公司电力科学研究院、中核核电运营管理有限公司、国网浙江省电力公司电力科学研究院、广东电科院能源技术有限公司组成标准编制小组,小组成员有黄超、钟浩文、吴剑超、史杨、郭立雄、余前军、吴跨宇、翁洪杰、陈刚、段贤稳、霍承祥、熊鸿韬、冯伟岗、苏为民等,其中黄超为编制组组长。

编制原则:

本标准部分参考《同步电机励磁系统 大中型同步发电机励磁系统技术条件》、《大型汽轮发电机励磁系统技术条件》、《大型发电机励磁系统现场试验导则》及《汽轮发电机运行导则》并结合国内各项目核电工程自有建设、运行及维护的经验及特点编制而成。

编制组内部讨论情况:

本标准于2017年11月16日进行了标准的编制方案外部评审,邀请国内励磁行业、核电行业专家评审并确定了标准的编制总体原则及主要内容,2018年1月中旬完成编制组完成了初稿的编写及汇总,并组织召开了内部评审会,进行了初稿的修改,2018年3月,邀请核电行业专家对本标准初稿进行了外部评审,最后达成一致意见,并形成《标准初稿评审稿》。详见会议纪要

征求意见情况:

编编制组依据专家评审意见对《标准初稿评审稿》进行了修改,并于2018年4月将其上报公司科研业务部标准信息处审查,根据审查意见形成正式《征求意见稿》。

三.   调研和分析工作的情况

标准编写工作组在接到任务后,对国内外核电汽轮发电机励磁系统运行和维护方面应用标准进行调研和分析,如国家标准GB/T 7409 同步电机励磁系统、电力行业标准DL/T 843 大型汽轮发电机励磁系统技术条件、DL/T 1164 汽轮发电机运行导则等,但标准所规定的部分内容均是以常规电厂为模型,尚未形成针对核电厂汽轮发电机励磁系统运行维护的专门标准。由于核电发电机组运行模式与核岛运行工况紧密相连,因此在运行核维护方面有其特殊性,因此急需编写形成全面涵盖核电厂运行维护内容及要求的标准,技术细节能覆盖核电站目前主流技术水平。

四.   主要技术内容的说明

本标准规定了核电厂汽轮发电机励磁系统的术语和定义、运行维护、技术文件等方面的要求。

本标准适用于300MW及以上容量的核电厂汽轮发电机的励磁系统,用于指导核电厂励磁系统的运行维修技术等工作。

本标准主要技术内容包括:

1核电厂汽轮发电机励磁系统的运行维护

1.1 一般要求

1.2 励磁系统投入运行

1.3 核电厂汽轮发电机励磁系统的运行和维护

1.4 励磁系统的异常处理

2 核电厂励磁系统检修

2.1 一般要求

2.2 检修项目

3 核电厂励磁系统运行维修技术文件要求

4 附录A(规范性附录)核电厂汽轮发电机励磁系统全部检修项目

这些技术内容细节分别经过了各参编人员的研究、编写、提炼、审核和修改等环节在2017年11月确定编制大纲时,明确了标准编制方向和大致技术细节内容,大纲确定后,在2018年1月基本形成初稿,初稿形成初期,标准技术内容多达数十页,后经过组织核电相关专家进行内部审查后,对技术内容进行了删减和大量修改提炼,在2018年3月再次组织核电行业外部专家对初稿进行审查,本次审查标准的技术内容获得了专家的肯定,同时也提出了许多宝贵的修改意见,经过整理后,各参编人员分别按照专家的修改意见进行了修改,之后汇总主编,在主编的统一修改下,形成了正式初稿,并发各位专家重新进行审核,审核反馈意见均肯定了初稿的质量,后再经专业标准管理人员形式审查后,经过主编的修改正式形成标准征求意见稿。技术内容能指导核电厂现场基本运行和维护,同时也考虑了核电的特殊性。

五.   验证试验的情况和结果

编制组成功组织实施了岭澳二期、红沿河一期、宁德一期、阳江一期、方家山核电等核电项目的机组在建阶段发电机试运行及先期维护工作,同时具有大亚湾核电、岭澳核电、秦山核电站多年的运行维护现场实际工作经历,具有大量的在建在运机组资料,本导则所阐述内容的适用性及正确性得到了很好的兼顾和验证。

本导则的维护和试验内容均考虑了各核电厂的现场情况和实际经验,应该说本标准所含的内容均是各电厂运用比较成熟的经验。有较强的指导和执行性。

六.   采用国内和国外先进标准情况

GB/T 7409.1 同步电机励磁系统 定义

GB/T 7409.2 同步电机励磁系统电力系统研究用模型

GB/T 7409.3 同步电机励磁系统 大中型同步发电机励磁系统技术要求

GB/T 50150 电气装置安装工程  电气设备交接试验标准

DL/T596   电力设备预防性试验规程

DL/T 279 发电机励磁系统调度管理规程

DL/T 843 大型汽轮发电机励磁系统技术条件

DL/T 1049 发电机励磁系统技术监督规程

DL/T 1164 汽轮发电机运行导则

DL/T 1166 大型发电机励磁系统现场试验导则

DL/T 1167 同步发电机励磁系统建模导则

DL/T 1231 电力系统稳定器整定试验导则

JB/T 7784 透平同步发电机用交流励磁机技术条件

七.   与现行法规标准的关系

本标准符合国家核安全法规相关规定,也参考国内电力行业相关标准,与现行标准有相互依存关系。

八.   实施标准的要求和措施的建议

九.   废止现行有关标准的建议

十.   其他要说明的事项

十一.    编制标准参考资料清单(根据必要性)。

?在编制本标准时参考了如下标准:

GB/T 7409.1 同步电机励磁系统定义

GB/T 7409.2 同步电机励磁系统电力系统研究用模型

GB/T 7409.3 同步电机励磁系统大中型同步发电机励磁系统技术要求

GB/T 50150 电气装置安装工程  电气设备交接试验标准

DL/T596   电力设备预防性试验规程

DL/T 279 发电机励磁系统调度管理规程

DL/T 843 大型汽轮发电机励磁系统技术条件

DL/T 1049 发电机励磁系统技术监督规程

DL/T 1164 汽轮发电机运行导则

DL/T 1166 大型发电机励磁系统现场试验导则

DL/T 1167 同步发电机励磁系统建模导则

DL/T 1231 电力系统稳定器整定试验导则

JB/T 7784 透平同步发电机用交流励磁机技术条件

核电厂汽轮发电机励磁系统运行技术导则

(征求意见稿)

前言

本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利,本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本标准由中国电力企业联合会提出并归口。

本标准负责起草单位:苏州热工研究院有限公司

本标准参加起草单位:中国电力科学研究院有限公司、南方电网科学研究院有限责任公司、国网冀北电力有限公司电力科学研究院、中广核核电运营有限公司、中核核电运行管理有限公司、国网浙江省电力公司电力科学研究院、广东电科院能源技术有限公司

本标准主要起草人:。

本标准为首次发布。

本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心(北京市白广路二条1号,邮编:100761)

核电厂汽轮发电机励磁系统运行技术导则

1范围

本标准规定了核电厂汽轮发电机励磁系统的术语和定义、运行维护、技术文件等方面的要求。

本标准适用于300MW及以上容量的核电厂汽轮发电机的励磁系统,用于指导核电厂励磁系统的运行维修技术等工作。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T 7409.1 同步电机励磁系统 定义

GB/T 7409.2 同步电机励磁系统电力系统研究用模型

GB/T 7409.3 同步电机励磁系统 大中型同步发电机励磁系统技术要求

GB/T 50150电气装置安装工程电气设备交接试验标准

DL/T596电力设备预防性试验规程

DL/T 279 发电机励磁系统调度管理规程

DL/T843大型汽轮发电机励磁系统技术条件

DL/T 1049 发电机励磁系统技术监督规程

DL/T 1166 大型发电机励磁系统现场试验导则

DL/T 1167 同步发电机励磁系统建模导则

DL/T 1231 电力系统稳定器整定试验导则

JB/T7784 透平同步发电机用交流励磁机技术条件

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件:

3.1励磁系统 excitation system

提供同步电机磁场电流的装置,包括所有调节与控制元件、励磁功率单元、磁场过电压抑制和灭磁装置以及其它保护装置。

3.2交流励磁机 AC exciter

一种为同步发电机提供励磁电源的同轴交流发电机。

3.3副励磁机 secondary exciter(auxiliary exciter)

一种为交流励磁机提供励磁电源的同轴交流发电机。

3.4功率整流装置 power rectifier

一种将交流变换为直流、为同步发电机或交流励磁机提供磁场电流的装置,它可以是可控的或不可控的。

3.5旋转整流器rotating rectifier

整流器与发电机同轴旋转,同步发电机励磁电流由交流励磁机电枢电压经硅元件整流供给的励磁方式。

3.6励磁变压器excitation transformer

指为整流桥提供交流输入电源并且具有隔离屏蔽层的整流变压器。

3.7换料大修refueling outage

核电机组在运行一段时间后,反应堆停堆更换部分核燃料组件,同时对设备进行在役检查、定期试验、预防性维修、纠正性维修和设备改造。

4核电厂汽轮发电机励磁系统的运行维护

4.1一般要求

4.1.1并网机组励磁系统下列功能应投入运行:顶值电流限制、过励限制、欠励限制、过激磁限制、附加调差、电力系统稳定器。

4.1.2并网机组励磁系统应在励磁调节器自动方式下运行,自动通道发生故障时应及时处理并投入运行。严禁励磁调节器长期在手动方式下运行。在手动励磁调节期间,当需要调整机组有功负荷时应先适当调节发电机的无功负荷,防止发电机失去静态稳定。

4.1.3在励磁调节器手动励磁方式下,如需要停机时,应通过发电机程跳逆功率保护解列停机。

4.1.4对有进相运行或长期高功率因数运行要求的发电机应完成进相试验。

4.1.5励磁系统应具有合理的附加调差系数。通过主变压器接入同母线的机组,在主变压器高压侧并列点的等效电压调差率应基本一致。

4.2励磁系统投入运行

4.2.1试验项目按规定完成且试验结果符合要求;

4.2.2励磁系统所需电源正常投入;

4.2.3设备标识齐全、正确、清晰,各开关、连片、熔断器等完好,连接正确;

4.2.4设备技术文件、系统运行规程等已完备;

4.2.5励磁系统所有限制已按设计及定值要求正确投入;

4.2.6励磁系统二次回路、监视回路、信号回路正确、完整、可靠;无异常报警;

4.2.7检查励磁参数及功能设置正确,励磁调节器运行方式选择自动方式。

4.2.8现场规程应根据励磁装置的具体情况和制造厂的要求,制订出具体的检查项目和使用、维护方法。

4.2.9励磁系统发生故障导致机组停机,应在故障处理完成后,经相关试验确认设备正常后,方可投入使用。

4.3核电厂汽轮发电机励磁系统的运行和维护

4.3.1核电厂励磁系统定期巡视工作每日应不少于1次,宜在机组并网运行期间进行。日常维护工作周期应根据设备实际情况自行确定。

4.3.2励磁系统期巡视工作主要包含以下内容:

a)   检查励磁系统调节模式,控制通道位置;检查励磁调节器各状态指示灯应正常;

b)   检查励磁调节器备用通道测量值与工作通道一致,通信正常;

c)   检查整流器、励磁交直流母线及电缆接头、开关及刀闸触头、励磁变压器有无过热现象;

d)   检查氧化锌非线性电阻的熔丝、整流柜快速熔丝有无熔断现象;

e)   检查控制柜内表计及运行参数是否正常;

f)   检查冷却装置是否正常;

g)   检查各盘柜有无报警、异常声音;

h)   检查励磁变压器运行稳定、有无异味、异音。

i)   检查励磁调节器各个通道的测量值;可控硅整流装置运行状态及均流情况。

j)   检查励磁小室或励磁所在位置的温度、湿度计温度计工作是否正常、空调是否工作正常。

4.3.3日常维护工作主要包含以下内容:

a)   可控硅整流装置风机切换(可选);

b)   风道滤网清扫;

c)   励磁调节器主备通道切换(可选);

d)   励磁变压器、可控硅整流装置、阻容保护、直流母排(或电缆)、开关触头等设备的运行状态及发热情况。

4.4励磁系统的异常处理

4.4.1发生下列异常情况之一的即为励磁系统的异常运行方式:

a)   自动励磁调节器自动调节通道退出运行;

b)   发生限制无功功率或限制转子电流运行;

c)   功率整流部分并联支路故障或退出运行;

d)   功率整流器冷却系统电源有一路不能投入运行;

e)   自动励磁调节器工作电源有一路不能投入运行;

f)   微机励磁调节器发生不能自恢复的,但不会造成机组强迫停运故障;

g)   冷却系统故障;

h)   氧化锌非线性电阻损坏,但总数未超过20%;

i)   励磁系统操作及信号电源消失。

4.4.2出现励磁系统异常运行方式时,运行人员应密切监视励磁系统的运行情况,并采取必要的应急措施,以防止故障范围扩大,异常运行方式的处理原则如下:

a)   故障的某一自动调节通道退出运行后,经调度同意可长期继续使用备用的自动调节通道运行,退出故障通道应及时检修。

b)   在发电机运行限制曲线范围内,发生限制无功功率或限制转子电流的运行,应密切监视并及时向调度说明情况申请停机进行检修。

c)   在不影响发电机运行的情况下,并联运行的功率整流器可以退出故障部分继续运行。退出故障部分应及时检修。

d)   当功率整流器冷却系统及自动励磁调节器电源中有一路故障时,机组仍可正常运行,但应及时检修。

e)   调节器发生不能自恢复的,但不影响机组运行的局部软、硬件故障时,应及时修复故障通道。

f)   当励磁变压器或励磁功率柜冷却系统故障时励磁系统应采取措施,控制温升。

4.4.3人工切换励磁调节器调节通道后,应检查机端电压或励磁电流无明显扰动。若有异常报警,应迅速切回原通道运行。

4.4.4励磁系统出现异常或报警,应按运行报警规程执行;励磁系统的各种故障现象和处理方法,在现场规程中应作具体规定。

5核电厂励磁系统检修

5.1一般要求

5.1.1检修应按设备预防性维修大纲中周期和项目进行,不应缺项或漏项;

5.1.2应储备满足运行维护需求的、充足的备品备件;

5.1.3针对不同电气连接螺栓,应按照安装要求进行力矩检查。

5.2检修项目

5.2.1现场检修项目分换料大修全部检修项目和换料大修部分检修项目项目,换料大修励磁系统全部检修项目见附录A,励磁变、励磁机、副励磁机、旋转整流器等参照相关规程执行。

5.2.2可根据设备实际情况或设备技术要求,调整相应的检修项目。

5.2.3试验项目依据《核电厂汽轮发电机励磁系统技术要求》执行。

5.2.4励磁调节器中配置的电源模块,宜每6年更换一次。

6核电厂励磁系统运行维修技术文件要求

6.1核电厂励磁系统运行维修技术文件主要包含以下:

a)   励磁系统竣工图纸;

b)   励磁系统参数表;

c)   励磁系统运行程序(规程);

d)   励磁系统日常巡视记录;

e)   励磁系统报警程序(规程);

f)   励磁系统维修程序(规程)

g)   励磁系统试验程序(规程);

h)   励磁系统检修试验报告。

6.2励磁系统的软件程序和参数应及时做好备份,做好安全管理。

6.3现场应做好励磁系统软件版本的管理,注明每一版本软件不同内容。

附录A

(规范性附录)

核电厂汽轮发电机励磁系统全部检修项目

A.1核电厂汽轮发电机励磁系统全部检修项目

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