發電機勵磁系統保護誤動的原因與處理

劉 立

（大唐淮北發電廠，安徽 淮北 235000）

發電機勵磁系統保護誤動的原因與處理

劉 立

（大唐淮北發電廠，安徽 淮北 235000）

列舉一例由于電磁干擾ABB UNITROL 6800型勵磁設備誤動造成的發電機跳閘事故，并介紹了處理過程及解決方法。

發電機；勵磁系統；霍爾元件；電磁干擾

電廠引進的ABB UNITROL 6800型勵磁設備質量很好，但是由于安裝及相關部件存在問題，導致機組跳閘時有發生的。

一、故障現象

1.事件經過

2013年3月，1#機1101斷路器突然跳閘，機組全停，6kV快切動作，電源切換至備變。DCS光子牌“勵磁系統故障”、“轉子過電壓”，發變組保護的A、B柜“勵磁系統故障”、C柜“主變聯跳”動作啟動。1#機組運行人員就地檢查勵磁調節器柜，其液晶面板“轉

子過電壓”報警信號發出。

2.事故檢測

事故發生后立即檢查勵磁柜內元件，結果未見異常，隨后查看機組的故障錄波器，發現發電機B相電流突變量啟動，機組機端電壓降低，B相電壓最低降到16.78kV，B相定子電流最大到9 251A。

通過電話詢問省調，從供電局處得知供電線路系統有故障，另一電廠的高備變內部發生短路故障，造成其所在母線及出線全部跳閘。

繼電保護人員立即測量滅磁電阻的直流阻值，結果正常，檢查勵磁裝置進線柜內交流保險F13無問題。調出UNITROL 6800勵磁裝置故障錄波曲線，根據錄波曲線分析此次事故的原因為：系統電壓降低導致機端電壓下降，勵磁裝置強勵動作，在強勵過程中轉子過壓保護動作造成停機。

二、原因分析

1.勵磁系統情況

1#發變組勵磁系統采用IEEE64位浮點運算控制器，具有維護方便的特點。數字式自動電壓調節器(AVR)模塊為PEC800型多功能功率控制器，控制功率整流器的電壓輸出，而且包含有限制器、監視功能及其他控制功能。受控的可控硅整流器直流輸出通過滅磁設備接入發電機磁場(轉子)。安裝時共有6面柜子，1個勵磁調節器柜，1個滅磁柜，3個整流柜，1個交流進線柜，并配備有結構完善的標準軟件，包含AVR/ SES安全運行所需的全部調節、保護和監視。安裝完畢后由省電院全程負責調試，并且其靜態調試實驗和動態調試實驗都合格。

2.動作原理分析

聯系ABB廠家共同分析，判斷為轉子過電壓保護誤動。根據其轉子過電壓保護動作原理及動作原因分析得到如下結果。

(1)由于發電機機端電壓降低至某個值時，發電機電壓明顯低于給定電壓，勵磁系統強勵動作，使勵磁電流增至最大值，從而使勵磁機端電壓升到頂值。當發電機恢復至低電壓繼電器返回值時，勵磁整套裝置返回，勵磁電壓恢復正常。

據此判斷，發電機轉子過電壓不應該誤動。懷疑有外部或者元件損壞對結果造成了影響，后檢查勵磁設備外觀及內部相關元件均未發現明顯損壞。

(2)重新啟動過程中監視勵磁系統各個參數，發現當1#機負荷在260MW時，勵磁電流1 875A，Crowbar回路經過霍爾變送器的輸出值P10929為-163A，另測量2#機負荷235MW時，P10929的測量值為-114A。從廠家處得知此值的理論值為0A。當發電機滿負荷運行時，P10929的輸出值達到了197A，根據ABB勵磁設備的轉子過電壓保護原理：當調節器檢測到P10929霍爾元件的輸出值大于導通電流P925的設定值200A，持續20ms以上，則轉子過電壓保護動作。

由此判斷，在滿負荷狀況下，勵磁電流稍微增大便使P10929的輸出值即將達到了保護動作值，又因為該電流檢測利用霍爾元件實現，輸出電壓為mV級，在受到一定電磁干擾時，元件輸出會有較大波動，致使強勵動作時，P10929輸出值大于設定值，引發轉子過壓保護動作。

三、事故處理

再次檢查現場設備狀況及勵磁小室周圍的布置情況，在勵磁系統功率柜旁邊有發電機出現PT柜，沒有發現其他明顯的電磁干擾源。嘗試更換霍爾變送器后發現問題依舊存在。再次觀察勵磁柜內設備，懷疑母排的布置不對稱(圖1)，其中1根母排有拐角，與另1根母排不平行，在電流很大時有可能造成不對稱磁場而影響霍爾元件，導致變送器計算有誤差。但是現場的母線和PT出線柜的布置都無法變動，故只能調整Crowbar回路的電流定值。

圖1

根據前面的測量結果觀察判斷后，發電機的額定勵磁電流2 655A，強勵動作時為額定勵磁電流的2倍，故Crowbar回路的電流計算值應為463.3A，考慮一定的裕度，則導通電流P935的定值可以設定為463.3×1.25=579A，取600A。

四、結語

由于電磁干擾，造成設備輸出值不準確是這次發電機跳閘的根本原因，雖然此類事故不易發現也不常出現，但是運行和檢修人員應舉一反三，加強并有針對性地進行對設備的巡視和保養維護，增強事故處理的快速性和準確性，并制定防范措施，消除此類隱患，杜絕類此的情況再次發生。

[1] 林國容，張友德.電磁干擾及控制[M].北京：電子工業出版社，2003.

TM31

B

1671-0711（2014）03-0043-02

2013-08-30)