标准规范下载简介
NB／T 25100-2019 核电厂汽轮发电机励磁系统技术要求.pdfICS 27.100 K 54
中华人民共和国能源行业材
塔吊QTZ63C基础设计施工方案核电厂汽轮发电机励磁系统技术要求
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前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 一般要求· 系统性能· 部件性能· 试验· 8文件要求 11 附录A（资料性附录）无刷励磁系统旋转整流器 12 附录B（资料性附录）励磁系统余设计要求· 参考文献
本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》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。 本标准起草单位：苏州热工研究院有限公司、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。 本标准主要起草人：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。 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 号，100761)。
汽轮发电机励磁系统技术要求
本标准规定了核电厂汽轮发电机励磁系统的使用条件、系统性能、部件性能、试验、技术文件等方 面的要求。 本标准适用于300MW及以上核电厂汽轮发电机的励磁系统及装置的设计、制造、安装、调试和技 术改造等。
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，仅注日期的版 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/T3797电气控制设备 GB/T4208外壳防护等级（IP代码） GB/T7409.1一2008同步电机励磁系统定义 GB/T7409.2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/T10228 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 GB19517 国家电气设备安全技术规范 GB/T26680 永磁同步发电机技术条件 DL/T478 继电保护和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/T1167 同步发电机励磁系统建模导则 DL/T1231 电力系统稳定器整定试验导则 IB/T7784 透平同步发电机用交流励磁机技术条件
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%～4%。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发电机零起升压时，发电机端电压应稳定上升，其超调量不应大于额定值的10%。 5.16励磁调节器调压范围： 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%范围内稳定平滑调节，发电机负 载电压能在额定电压的90%~110%范围内稳定平滑调节。 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不应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符合发电机变压器组及电力系统特性的过励限制、欠励限制、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电机变压器组 短时工作能力，且与相关发电机变压器组和励磁变压器继电保护匹配，限制过程应快速而平稳。运行通 道励磁限制失效应动作于切至备用通道。 5.21当励磁电流不大于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不应大于转 子绕组出厂工频试验电压幅值的30%。 5.22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。 5.23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%。 5.24自动电压调节器的投入率不应低于99%
5.16励磁调节器调压范围
5.25励磁装置操作与控制
5.25.1应能够进行磁场断路器分合闸、励磁投入及退出、调节方式和通道切换、增减励磁、PSS投退 等操作，增减励磁操作应具有就地和远方操作方式，PSS投退宜采用就地操作方式，上述远方操作方式 应采用硬接线方式。 5.25.2与自动准同期装置和计算机监控系统等外部装置接口，应采用硬接线方式。 5.25.3励磁调节器与外部装置通信，应使用标准通信协议。通信异常不应影响励磁调节器正常运行， 并应向用户提供采用的通信协议和公开通信文本。 5.25.4励磁装置在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 退发信品
.26.1励磁系统应至少装设下列故障及动作信号： a) 励磁机故障（如有）； b） 励磁变压器故障（如有）； 功率整流装置故障：
5.26.1励磁系统应至少装设下列故障及动作信号：
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； ） 调节通道自动切换动作； 欠励限制器动作； k） 过励限制器动作； 1） 伏/赫兹限制器动作； m） 起励故障（如有）； 旋转整流元件故障（如有）； o） 旋转整流器运行状态在线监测装置故障（如有）。 5.26.2励磁系统应有表明运行状态的信号，相关信号至少应包括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 5.26.3励磁系统应向控制室、故障录波器及其外部测量装置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相关规定要求。 5.26.4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）。 5.27结构。 5.27.1励磁系统各部件的结构应便于安装、运行、试验、维护。对有穴余设计的部分宜实现在线更换 故障部件。应具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。 5.27.2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的要求确定。 5.27.3二次回路的设计、安装和抗电磁干扰措施按照GB/T3797、GB/T14285、GB/T14598、GB19517 和DL/T478的规定执行。 5.27.4励磁系统二次控制电缆应采用低烟无卤阻燃的屏蔽电缆，电缆屏蔽层应可靠接地。 5.27.5励磁系统设计时应预留励磁电流、励磁电压试验用接线端子。 5.28无刷励磁系统宜配置旋转整流器运行状态在线监测装置。 5.29发电机组在孤岛运行方式时，励磁系统应保证发电机正常工作。 5.30励磁系统部件温升。 5.30.1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GB/T26680执行。 5.30.2励磁系统各部分温升限值见表2。
表2励磁系统各部分温升限值
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，在交流励磁机机端三 相短路或不对称短路时不应损坏。 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。
6.2.1副励磁机应采用永磁式同步发电机。 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，其端电压变化不应超过10 额定值。
6.3.1励磁变压器安装在户内，应满足GB1094、GB/T10228、GB/T18494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，不 应低于F级绝缘，优先选用H级绝缘制造。 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“Yd”或“Dy”接线， 6.3.6励磁变压器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。励磁变压器保护应符合GB/T14285的要求。
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.7励磁变压器应配置就地温度监视装置，具有温度监视装置“电源故障”、“装置异常”等状态 功能，具备就地绕组温度显示和相关温度信号的远传功能。
6.4.1功率整流装置一个桥（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倍发电机额定励磁电流连续运行要求，在发电机机端短路时产生的励磁过电流不损坏功率整流装置； 自并励静止励磁系统宜采用在功率整流装置的两个桥（或者两个支路）退出运行时能满足输出顶值电流 及规定的持续时间、1.1倍发电机额定励磁电流连续运行的要求。 6.4.2功率整流装置应设交流侧过电压和换相过电压抑制单元，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。换相过电压抑制单元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、直流侧配隔断措施。 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电源应采用独立的双电源供电，工作电源故障时，备用电源应自动投入。 6.4.6风冷功率整流装置采用双风机配置时，两组风机应接在不同电源上，一组风机停运时应能保证励 磁系统正常运行。风机故障时应发出信号。 6.4.7功率整流装置均流系数不应小于0.9
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，包括各自的电压互感器、测量环节、调节环 节、脉冲控制环节、限制辅助环节、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， 任一自动电压调节通道的任意环节故障时励磁系统可保持持续稳定运行。 6.5.2两个自动电压调节器的发电机端电压，应取自发电机不同电压互感器的二次绕组。 6.5.3两个自动电压调节器的发电机端电流，宜取自发电机不同电流互感器的二次绕组。 6.5.4自动电压调节器的开关量输入输出信号应有抗干扰性的措施，开关量输入信号宜采用强电电 源接入。 6.5.5两个自动电压调节器的开关量输入输出信号应互相亢余。单个自动电压调节器开关量输入输出信 号故障时，不影响励磁系统正常运行。 6.5.6自动电压调节器一般采用数字式自动电压调节器。 6.5.7自动电压调节器模型一般应符合GB/T7409.2和DL/T1167的要求。交流励磁机励磁系统宜采用 励磁机励磁电流反馈。 6.5.8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，增益以实际值或标么值表示，采用标么值时应提 供标么值的基准值确定方法。 6.5.9自动电压调节器电压测量单元的时间常数应小于20ms。 6.5.10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。移相角可整定范围不应小于10°~ 150°。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3.3mS。发电机 额定电压在10%以上时自并励静止励磁系统移相电路应能正常工作。 6.5.11自动电压调节器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与过励 限制启动值之间。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，且有一定的裕度
6.5.12顶值电压倍数大于顶值电流倍数的励磁系统应有项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。 6.5.13自动电压调节器欠励限制特性应由系统静稳定极限、发电机端部发热限制和核电厂厂用电电压 水平条件确定，厂用电电压水平应优先满足核岛电源技术规范要求。欠励动作特性应计及发电机端电压 的变化。自动电压调节器欠励限制应根据发电机进相试验结果整定，应先于发电机失磁保护动作，并具 有一定的裕度， 6.5.14.自动电压调节器电压/频率比率（V/Hz）限制特性应与发电机及主变压器的过励磁特性匹配，应 具有反时限特性，发电机动态过程的励磁调节不应受电压/频率比率（V/Hz）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，应与过励磁保护的反时限特性配合，先于发电机过励磁保护 动作，并具有一定的裕度。V/Hz限制应采用机端电压和频率实测值。 6.5.15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。 6.5.16自动电压调节器应配置电力系统稳定器（PSS）或具有同样功能的附加控制单元。 6.5.16.1电力系统稳定器（PSS）可以采用电功率、频率、转速或其组合作为附加控制信号。电力系统 稳定器（PSS）信号测量回路时间常数不应大于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。电力系统稳定器（PSS）输出信号不应助增轴系扭振。
b 手动投切； ）车 输出值限幅； d） 故障时自动退出； e） 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。 6.5.16.3 3电力系统稳定器（PSS）或其他附加控制单元的输出噪声应小于士0.005（标幺值）。 6.5.16.4 励磁调节器辅助限制环节动作时，不宜屏蔽电力系统稳定器（PSS）输出。 6.5.16.5 电力系统稳定器（PSS）应具备内部中间环节信号引出功能，可供内部录波或供外部监测。 6.5.16.6 励磁系统应具有电力系统稳定器（PSS）试验用输入信号通道，宜将叠加频谱分析仪输出的白 噪声或扫频正弦信号输入至自动电压调节器的电压给定点，信号通道的量程、精度和抗干扰能力应满足 试验要求。
6.5.16.7PSS的整定可参考DL/T1231的要求。 6.5.17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：
6.5.16.7PSS的整定可参考DL/T1231的要求。
a 励磁调节器应能识别一次设备故障和电压互感器测量回路故障；电压互感器断线及调节器电压 测量回路故障时，应进行励磁调节器通道切换或方式切换。 b 在单电压互感器（单相、两相、三相）断线或双电压互感器断线不同相情况下，应能准确判断 电压互感器断线，发出报警，报警信号不宜有延时。 c）宜能准确判定电压互感器高压侧熔丝慢熔故障。 6.5.18自动电压调节器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、硬件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。 6.5.19自动电压调节器应能输出励磁调节器电压给定值、PSS输出值、励磁调节器控制电压、磁场电 流等模拟量信号。
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 d）可显示/输出自动电压调节器各环节的输出量
6.6励磁系统起励电源容量
应满足发电机建压大于10%额定电压的要求
应满足发电机建压大于10%额定电压的要求
6.7灭磁和转子过电压保护装置
6.7.1交流无刷励磁系统应采用交流励磁机励磁回路灭磁方式，宜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。 6.7.2自并励静止励磁系统可采用逆变灭磁和跳磁场断路器灭磁两种方式；跳磁场断路器方式宜采用直 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。 6.7.3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。 6.7.4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%时不 应跳闸。 6.7.5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。 6.7.6磁场断路器的二次控制回路应有断路器防跳功能；接收外部跳闸信号、直接参与磁场断路器跳闸 的继电器，应选用大功率中间继电器。大功率中间继电器动作功率不应低于5W，动作电压应为额定直 流电源电压的55%~70%，额定直流电源电压下动作时间为10ms~35ms，应具有抗220V工频电压干 扰能力。 6.7.7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 于灭磁和异步运行时的过电压值，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，不应使发电机跳闸。
磁场电压、磁场电流和磁场绕组接地检测装置
6.8.1励磁系统的磁场电压应采用分压电阻测量或变送器直接测量，磁场电流宜采用直流变送器测量。 6.8.2励磁系统的磁场电压、磁场电流变送器应采用高绝缘电缆测量，磁场电压变送器应配置二次 熔断器。 6.8.3励磁系统的磁场电压、磁场电流变送器输出准确度等级不应大于0.5，响应时间不应大于20ms。 6.8.4发电机转子绕组和主励磁机励磁绕组均应配置磁场绕组接地检测装置，接地检测装置宜安装在励 磁系统就地盘柜内。 6.8.5磁场接地检测装置的磁场电压测量回路应采用高绝缘电缆，并配置二次熔断器。 6.8.6磁场接地检测装置应有“报警”“跳闸”信号输出。装置异常时，应能发出异常信号
7.1励磁装置定型生产的型式试验、交货时出厂试验和发电机投产前交接试验，励磁系统试验项目应按 照表3执行，并提供试验报告。 7.2核电厂换料大修后，励磁系统应按DL/T596、GB/T7409，以及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。全部检修时间宜按照4个换料周期确定，试验项目见表3。励磁系统部分检修 时间宜按照1个换料周期确定。
建机组、机组改造、励磁系统改造，应按交接试验项目试验合格后DB34／T 2725-2016 废钢铁加工基地管理规范，才能投入运行，并按相应电 最送测试结果和试验报告。 组容量变化后的励磁系统现场试验项目应符合电网要求。 磁调节器软件更新、升级后，可参考交接试验执行
表3励磁系统试验项目
8.1新采购设备，宜提供月不限于以下
a）产品技术条件。 b）使用说明书，包括原理、特性、控制逻辑、安装、试验、整定、运行、维护、故障查找等。 数字式调节器和控制器说明书及程序细框图、逻辑组态图，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、电磁兼容检测报告。 五 励磁系统设计计算书，应包括励磁变压器（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。 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。 1） 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。 0） 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，包括控制器包装和防静电要求。 盘、柜安装指导文件，包括盘、柜连接、铜排安装和电缆敷设等。
8.2设备系统设计，应提供下列
8.3设备安装调试完整的场平工程施工组织设计，应提供下列技术文件
8.4换料大修后，应提供下列技术文件
a）静态试验规程和报告； b）动态试验规程和报告； c）电网运行需要的其他试验的规程和报告。