一起發電機勵磁調節器故障原因分析

廖春宏

（福建省池潭水力發電廠，福建 三明 354400）

0 引言

勵磁調節器是發電機機組的重要組成部分。近年來，機組無功擺動引發的事故在勵磁調節器運行事故中占據了較大的比重。

2012年11月，國內某電廠發生了一起因勵磁調節器采樣故障引起機組無功擺動故障，造成機組跳閘的事故。為了確保電力系統安全、可靠、連續運行，對這次事故進行了分析，找出原因，杜絕類似事故再次發生。

1 事故發生經過

2012-11-22T13:33:24，某電廠監控系統顯示“2號機組勵磁調節器綜合限制動作”、“2號機組勵磁欠勵動作”、“2號機組調速器重錘事故停機”、“2號機組調速器事故停機”、“2號機組調速器緊急事故停機”。

13:33:25，該監控系統顯示“2號機組勵磁調節器告警”、“2號機組電流Ia1330動作”、“2號機組電流Ib1350動作”、“2號機組電流Ic1333動作”、“公用系統故障錄波裝置啟動”。

13:33:30，該監控系統顯示“2號機組電氣事故”、“2號機組調速器機柜事故停機”、“2號機組后備保護動作”、“2號機組調速器重錘事故停機”、“2號機組調速器事故停機”、“2號機組調速器緊急事故停機”。

2 檢查處理過程

(1) 對2號機組勵磁調節器進行檢查，發現調節器A套報“欠勵動作”、“UF不平衡”告警。

(2) 更換模擬量采樣板，零起升壓試驗后，勵磁調節器切換為“B套為主套”運行12 h，A套仍然報“欠勵動作”、“UF不平衡”告警。更換主板，在同樣條件下運行48 h，上述故障沒有報出。

(3) 對更換了模擬量采樣板、主板后的勵磁調節器A套進行了小電流試驗(調節器參數未做任何更改，補償角度為-7°)。由小電流試驗結果以及調節器信息量窗口的檢測數據可知，更換后的主板正常，控制脈沖發出與回讀正常。

(4) 分析2路PT(電壓互感器)電壓輸入波形發現，機組在空載狀態時，增加濾波板前，由勵磁變采樣過來的PT電壓輸入波形諧波較大，波峰波谷畸變較嚴重，畸變范圍為5 %～8 %。此時調節器及界面采樣值波動較大，影響采樣的準確性。正弦波在接近最高點時有很大的畸變毛刺，因此調節器采樣得到的三相電壓會出現不平衡現象(UF不平衡告警原因)，采樣所得到的電壓量也會出現錯誤。當增加濾波板后，PT波形為光滑平穩的正弦波，波峰波谷無諧波，可知增加濾波板后波形改善很大。

機組在空載狀態時，由勵磁調節器增加濾波板后的PT電壓輸入采樣結果可知， 增加濾波板后調節器界面采樣值跳動較小，基本維持平衡，說明增加濾波板后調節器采樣的準確性有很大提高。觀察其他窗口信息量，如機端測頻、同步測頻、機端相序、同步相序以及各脈沖回讀均正確。排除PT電壓輸入其他采樣引起的告警。

更換2號機組勵磁調節器模擬量采樣板、CPU主板后，將2號機組投入使用，復位報警信號，機組勵磁系統正常運行至今。

3 故障原因分析

查閱勵磁調節器錄波波形圖可知，事故發生時，機端電壓突然上升到106 V、再降到103 V左右，勵磁電流由81 %下降到30 %左右，導致無功大幅下降，由7 Mvar下降到-26 Mvar，定子電流因機組進相運行而大幅上升。引起這一系列反應的最根本原因是勵磁調節器采樣得到的機端電壓變大。由于機端電壓采樣一直高于電壓給定值，勵磁調節器一直減磁，最終導致機組進相失磁，保護跳機。

檢查2號機組模擬量采樣板、CPU主板，發現電路板上有一定積塵，且勵磁調節器柜內亦有較為嚴重的積灰。

分析2號機組無功擺動，勵磁調節器模擬量采樣板損壞的原因如下：

(1) 2號機組勵磁調節屏裝設在操作層，運行環境差、空間小、環境灰塵大(機組大修，機械設備打磨灰塵大)，造成電子元件工作不穩定；

(2) 勵磁PT電壓波形諧波較大，波峰波谷畸變較嚴重，畸變范圍為5 %～8 %;

(3) 2，3號機組勵磁調節器已運行9年，超出電子元件使用壽命，故障逐漸顯現。

4 預防措施

(1) 在操作層裝設小空調，通過空調制冷及時調整機旁設備運行溫度，減小屏內設備積塵，改善控制屏柜運行環境。

(2) 增加勵磁PT電壓輸入濾波板，改善機組勵磁PT電壓輸入端波形。

(3) 結合實際，將1～3號機組勵磁調節器(運行年限已達9年)列入技術改造項目，提高設備運行的可靠性。