關(guān)于發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)動作的分析與探討

劉瑩

摘 要：發(fā)電機(jī)作為機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的主要動力源泉，是保證企業(yè)實現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)、流水線作業(yè)的一個重要裝置，在企業(yè)生產(chǎn)過程中發(fā)揮著極其重要的作用。只有發(fā)電機(jī)正常工作才能保證其他機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，才能維持企業(yè)正常生產(chǎn)。本文對發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)功能與勵磁系統(tǒng)，以及過電壓保護(hù)動作進(jìn)行詳細(xì)的分析，并給出了關(guān)于排除發(fā)電機(jī)過電壓故障的有效方法，旨在減少發(fā)電機(jī)過電壓故障對機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的不良影響。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；過電壓；勵磁系統(tǒng)；保護(hù)動作；分析

勵磁系統(tǒng)是發(fā)電機(jī)的核心與關(guān)鍵，而轉(zhuǎn)子繞組是勵磁系統(tǒng)的核心部分。伴隨發(fā)電機(jī)應(yīng)用的日益廣泛與機(jī)械化作業(yè)的逐漸深入、成熟，人們對發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性提出了更高的要求。同時，為減少發(fā)電機(jī)異常和故障現(xiàn)象發(fā)生，降低轉(zhuǎn)子繞組損壞的可能性，各種保護(hù)裝置應(yīng)運(yùn)而生，如過電壓保護(hù)、接地保護(hù)等。了解過電壓保護(hù)等各種保護(hù)裝置，有利于發(fā)電機(jī)運(yùn)行可靠性的進(jìn)一步提高。

1 發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)功能與勵磁系統(tǒng)概述

以某水力發(fā)電廠所用發(fā)電機(jī)為例，該廠發(fā)電機(jī)在一次修理之后，進(jìn)行零起升壓試壓，試驗過程中以手動方式投入勵磁系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)過電壓保護(hù)動作，同時機(jī)組停止工作，但勵磁系統(tǒng)并沒有發(fā)出任何提示信號。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)過電壓不僅會對轉(zhuǎn)子絕緣造成嚴(yán)重?fù)p害，還會造成發(fā)電機(jī)無法正常運(yùn)行，這就需要采取過電壓保護(hù)措施。

1.1 發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)功能

采用西門子7UM622微機(jī)保護(hù)裝置對該廠發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過電壓進(jìn)行保護(hù)，該裝置可以對由過電壓造成的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣老化或擊穿現(xiàn)象進(jìn)行較好的防護(hù)[1]。將該保護(hù)裝置測量電壓取為發(fā)電機(jī)端電壓互感器二次測量值，保護(hù)整定值設(shè)為二級。在這種情況下，當(dāng)測量電壓超過整定值且達(dá)到整定時間時，發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)動作就會跳閘停機(jī)，從而達(dá)到保護(hù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組絕緣的目的。

1.2 勵磁系統(tǒng)

勵磁系統(tǒng)一般由電源、整流器、勵磁反饋回路、勵磁給定、勵磁輔助回路、調(diào)節(jié)器、控制裝置、保護(hù)裝置等構(gòu)成，其中調(diào)節(jié)器有手動調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)兩種觸發(fā)方式。系統(tǒng)基本參數(shù)包括額定勵磁電壓/電流，最大空載勵磁電流和空載勵磁電流[2]。當(dāng)勵磁系統(tǒng)運(yùn)行正常時，采用自動調(diào)節(jié)方式并輔以一系列輔助裝置，若自動調(diào)節(jié)出現(xiàn)故障，則系統(tǒng)切換至手動調(diào)節(jié)方式以維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)動作的分析

為查明勵磁系統(tǒng)引起發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)動作停機(jī)的具體原因，需要做如下幾項試驗：

2.1 保護(hù)裝置回路檢查

考慮到過電壓保護(hù)測量電壓為發(fā)電機(jī)端電壓互感器二次側(cè)，因而需要對發(fā)電機(jī)端電壓互感器一次回路、二次回路進(jìn)行檢查。根據(jù)對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)功能檢驗數(shù)據(jù)分析，發(fā)電機(jī)端電壓一次回路、二次回路及其功能均正常。

2.2 實際勵磁電流反饋回路檢查

正常情況下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流實際值在某一特定檢流電阻上會產(chǎn)生壓降，基于這一特性，利用變送器對其電流值進(jìn)行測量，如果測量值無法準(zhǔn)確反映轉(zhuǎn)子的實際電流，則將會導(dǎo)致N03出現(xiàn)錯誤判斷，進(jìn)而引起勵磁電流反饋回路發(fā)出錯誤調(diào)節(jié)指令，造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)過電壓[3]。實際檢測結(jié)果表明，對變送器進(jìn)行加壓試驗，其運(yùn)行正常且線性度變化狀態(tài)良好，即勵磁電流反饋回路功能正常。

2.3 勵磁電流控制器功能測試

在發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)中，勵磁電流控制器N03主要用于產(chǎn)生控制電壓，采用靜態(tài)法對勵磁電流控制器N03輸出電壓及S2測點(diǎn)電位進(jìn)行檢測，檢測S2測點(diǎn)電位為﹢10V。模擬發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電情形，以手動方式增加勵磁電流給定，同時輸入相應(yīng)勵磁電流值，然后對控制器控制電壓的變化情況進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)控制電壓變化范圍在﹣7V～﹣10V之間。根據(jù)勵磁電流與控制電壓之間的對應(yīng)關(guān)系可知，當(dāng)勵磁電流為最大空載勵磁電流時，對應(yīng)的控制電壓為﹣4.12V；當(dāng)勵磁電流為空載勵磁電流時，對應(yīng)的控制電壓值為﹣3.75V[4]。這說明，控制電壓處于﹣7V～﹣10V之間時，勵磁電流處于強(qiáng)勵輸出狀態(tài)。在強(qiáng)勵輸出狀態(tài)下，往往會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)勵磁電流過大，進(jìn)而引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)過電壓。上述檢測結(jié)果表明，勵磁電流控制器N03功能不正常。

3 排除發(fā)電機(jī)過電壓故障方法

針對勵磁電流控制器N03功能不正常現(xiàn)象，可以通過更換備用板件測試方式來進(jìn)行解決。因為備用板件與原板件為不同批次產(chǎn)品，在性能上存在一定差異。根據(jù)N03工作的原理分析，初步判定造成其輸出控制電壓超出空載勵磁控制電壓正常范圍值的原因可能是板件運(yùn)算放大器工作異常。模擬發(fā)電機(jī)并網(wǎng)測試，更換板件上的運(yùn)算放大器，同時對板件上分壓器擋位進(jìn)行調(diào)整。然后對控制器輸出控制電壓變化情況進(jìn)行測量，測量結(jié)果顯示控制電壓變化范圍在﹣10V～0V之間[5]。此時模擬滅磁，檢測輸出控制電壓為﹢6V，這意味著勵磁電流控制器N03功能正常，能夠完成對勵磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能，并且在靜態(tài)方式下以手動方式調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行正常。即通過更換板件運(yùn)算放大器可以解決勵磁控制器N03功能不正常的故障。

4 總結(jié)

在今天以機(jī)械化作業(yè)為主的生產(chǎn)模式下，保護(hù)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行十分重要。發(fā)電機(jī)使用者應(yīng)高度重視發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的過電壓保護(hù)工作，依據(jù)自身實際情況采取適宜的保護(hù)裝置對發(fā)電機(jī)過電壓故障進(jìn)行有效防護(hù)，保證轉(zhuǎn)子繞組絕緣功能可以正常發(fā)揮，保證發(fā)電機(jī)可以正常運(yùn)行，從而為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營提供可靠保障。

參考文獻(xiàn)

[1]王宇強(qiáng).勵磁系統(tǒng)誤強(qiáng)勵時發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)的研究與仿真[D].華北電力大學(xué)，2014.

[2]姚林.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)異常動作情況分析[J].科技信息，2010，（18）：346.

[3]趙貴文.一起發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)動作的分析與探討[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2010，（5）：26-28.

[4]袁藝.大型水輪發(fā)電機(jī)保護(hù)整定計算及保護(hù)優(yōu)化的研究[D].華中科技大學(xué)，2013.

[5]陳曉科.發(fā)電機(jī)組誤上電事故的繼電保護(hù)動作分析[J].廣東電力，2006，（4）：68-70.