魚(yú)梁發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)跳閘事故分析與應(yīng)對(duì)措施

黃雨文

摘 要：廣西魚(yú)梁電廠總共安裝了3臺(tái)燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量為21740kVA。其勵(lì)磁系統(tǒng)采用自并激靜止可控硅勵(lì)磁方式，采用PID+PSS調(diào)節(jié)控制模式，由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、人機(jī)界面、對(duì)外接口、可控硅靜態(tài)勵(lì)磁裝置、滅磁裝置及過(guò)壓保護(hù)等組成。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器使用的是武漢聯(lián)華電氣有限責(zé)任公司開(kāi)發(fā)研制的微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器LH-WLT02微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。文章敘述了廣西魚(yú)梁電廠一起發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作事故，分析了失磁保護(hù)動(dòng)作的原因，制定了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；失磁保護(hù)；跳閘事故

1 事故經(jīng)過(guò)

2014年2月6日，運(yùn)行當(dāng)班值長(zhǎng)正在調(diào)整那吉電廠2#機(jī)組出力由8MW增至20MW，突然聽(tīng)到電廠一陣轟鳴聲，發(fā)現(xiàn)魚(yú)梁3#機(jī)組出口斷路器已跳開(kāi)，報(bào)警窗口有轉(zhuǎn)子低電壓輸出動(dòng)作、失磁保護(hù)報(bào)警動(dòng)作等一列信號(hào)，約幾秒鐘后機(jī)組轉(zhuǎn)為空轉(zhuǎn)態(tài)。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)地滅磁開(kāi)關(guān)、出口開(kāi)關(guān)已在分位，勵(lì)磁系統(tǒng)及機(jī)組均無(wú)異常現(xiàn)象，勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)備外觀完好，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器報(bào)警和故障記錄有“脈沖丟失”報(bào)警信息，其他正常。

2 事故檢查

報(bào)警窗口主要有如下報(bào)警信息：

09：23：48 3#機(jī)組過(guò)勵(lì)限制動(dòng)作

09：23：46 3#機(jī)組主保護(hù)RCS985RS保護(hù)裝置-轉(zhuǎn)子低電壓輸出動(dòng)作

09：25：38 3#機(jī)組勵(lì)磁電流越上限動(dòng)作

09：29：21 3#機(jī)組后備保護(hù)裝置報(bào)警動(dòng)作

09：29：21 3#機(jī)組失磁動(dòng)作

09：29：22 3#機(jī)組后備保護(hù)跳閘動(dòng)作

09：29：22 3#機(jī)組電氣事故保護(hù)停機(jī)動(dòng)作

09：29：22 3#機(jī)組出口斷路器分閘位置動(dòng)作

09：29：22 3#機(jī)組滅磁開(kāi)關(guān)分閘位置動(dòng)作

09：29：24 3#機(jī)組出口開(kāi)關(guān)位置動(dòng)作

09：29：24 3#機(jī)組磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)FMK位置動(dòng)作

09：29：25 3#機(jī)組115%Ne一級(jí)過(guò)速停機(jī)動(dòng)作

09：29：25 3#機(jī)組10%額定電壓動(dòng)作

故障前后參數(shù)如下：

3 事故原因分析

發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)跳閘原因大致可分為以下幾種：

（1）發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路開(kāi)路，勵(lì)磁繞組斷線。如：滅磁開(kāi)關(guān)誤跳閘，勵(lì)磁回路開(kāi)路；可控硅勵(lì)磁裝置中部份元件老化、開(kāi)焊、積灰導(dǎo)致可控硅擊穿后引起發(fā)電機(jī)失磁等。

（2）勵(lì)磁繞組長(zhǎng)期發(fā)熱，絕緣損壞接地短路。

（3）系統(tǒng)振蕩，功率發(fā)生嚴(yán)重不平衡，系統(tǒng)吸收大量無(wú)功負(fù)荷，靜穩(wěn)定遭破壞，發(fā)電機(jī)組搶無(wú)功，系統(tǒng)電壓突變、振蕩，引起發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)跳閘。

從可能原因分析中，逐步排除了第一、第二點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行以下分析。

3.1 從錄波圖及相關(guān)數(shù)據(jù)得知，在9時(shí)23分時(shí)系統(tǒng)電壓有突變，從118.4kV升高至120kV左右，導(dǎo)致10.5kV母線電壓從10.6kV升高至11.1kV，機(jī)端電壓為了跟蹤系統(tǒng)電壓以保持一致，勵(lì)磁系統(tǒng)自動(dòng)增加勵(lì)磁電壓電流來(lái)提升機(jī)端電壓，這個(gè)過(guò)程持續(xù)6分鐘左右。勵(lì)磁電流被增加至越上限定值附近來(lái)回變化，所以“3#機(jī)組勵(lì)磁電流越上限動(dòng)作”、“3#機(jī)組勵(lì)磁電流越上限復(fù)歸”報(bào)警信號(hào)才多次反復(fù)報(bào)警。

3.2 從錄波圖及相關(guān)數(shù)據(jù)得知，在9時(shí)23分時(shí)勵(lì)磁電壓值一直保持在170V左右，沒(méi)有突然降低現(xiàn)象。而轉(zhuǎn)子低電壓定值為85V，所以有“轉(zhuǎn)子低電壓輸出動(dòng)作”（保護(hù)裝置）報(bào)警信號(hào)，受干擾誤動(dòng)。

3.3 9時(shí)29分19分，系統(tǒng)電壓突變，到21秒時(shí)，系統(tǒng)電壓從10.4kV下降到8.7kV。分析認(rèn)為此時(shí)保護(hù)裝置根據(jù)機(jī)端電壓電流計(jì)算得出電阻值和功角已進(jìn)入失磁異步圓動(dòng)作范圍，所以失磁保護(hù)動(dòng)作，上位機(jī)有“3#機(jī)組后備保護(hù)裝置報(bào)警動(dòng)作”、“3#機(jī)組失磁動(dòng)作”、“3#機(jī)組后備保護(hù)跳閘動(dòng)作”報(bào)警信號(hào)。分析計(jì)算如下：

已知機(jī)端電壓8712V，機(jī)端電流367.33A。

則Z=-（0.5Xd*'）*（Uf/（√3*If））*（Nct/Npt）

=-（0.5*0.3821）*（8712/（√3*367.33））*（2000/100）

=-52.35Ω

Xd*'=0.3821為發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗標(biāo)幺值，取不飽和值；

而機(jī)組的失磁定值如下：

3#發(fā)電機(jī)RCS-985SS發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)定值單

根據(jù)失磁動(dòng)作方程Arg（Z+jXB）/（Z-jXA）

=Arg（-52.35+j（-117.57））/（-52.35-j（-19.3））

=Arg（-52.35-j117.57）/（-52.35+j19.3）

=90°

所以，阻抗值和功角均已進(jìn)入動(dòng)作范圍，失磁保護(hù)動(dòng)作。

4 事故危害、分析結(jié)論及應(yīng)對(duì)措施

事故的危害：發(fā)電機(jī)失磁后，向電網(wǎng)送出的有功功率大大減少，同時(shí)從電網(wǎng)中吸收大量無(wú)功功率，因此，造成電網(wǎng)電壓下降。當(dāng)電壓降低過(guò)大時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)失去穩(wěn)定，引起電網(wǎng)振蕩電壓崩潰而導(dǎo)致大面積停電事故。而對(duì)發(fā)電機(jī)本身而言，將使發(fā)電機(jī)端部鐵芯溫度過(guò)高而損壞，軸瓦振動(dòng)過(guò)大損壞。

事故分析結(jié)論：由于系統(tǒng)電壓有波動(dòng)，且突變量較大，加上勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定性能不足，促使機(jī)組機(jī)端電壓電流進(jìn)入失磁范圍，導(dǎo)致機(jī)組失磁保護(hù)動(dòng)作。

事故機(jī)組檢查恢復(fù)應(yīng)對(duì)措施：

（1）首先檢查勵(lì)磁系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備，外觀無(wú)異常，未發(fā)現(xiàn)有燒焦燒黑現(xiàn)象，測(cè)量快熔無(wú)熔斷，勵(lì)磁系統(tǒng)完好。

（2）其次進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部檢查，經(jīng)檢查發(fā)電機(jī)定子轉(zhuǎn)子線圈、間隙等發(fā)現(xiàn)無(wú)異常。勵(lì)磁電纜、集電環(huán)及轉(zhuǎn)子引線無(wú)異常。

（3）再次對(duì)發(fā)電機(jī)定子轉(zhuǎn)子進(jìn)行絕緣測(cè)量，測(cè)得電阻值為定子吸收比150/20MΩ，轉(zhuǎn)子絕緣5MΩ，定轉(zhuǎn)子絕緣合格。繼續(xù)對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行交流阻抗測(cè)量，測(cè)得轉(zhuǎn)子交流阻抗值為128V/1A=128Ω，比投運(yùn)前測(cè)得的交流阻抗值稍大，合格。

（4）最后將機(jī)組開(kāi)機(jī)至空轉(zhuǎn)，然后進(jìn)行零起升壓，將機(jī)端電壓慢慢升至額定值，觀察機(jī)組和勵(lì)磁系統(tǒng)正常，兩個(gè)勵(lì)磁通道切換亦正常。向中調(diào)申請(qǐng)機(jī)組并網(wǎng)，3號(hào)機(jī)組正式恢復(fù)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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