發(fā)電機跳閘的原因分析及防范措施

李通　王立成　李偉

[摘要]簡述發(fā)電機運行特性，跳閘原因分析，防范措施及解決方法。

[關(guān)鍵詞]自動勵磁IGBT；原因；防范措施

1發(fā)電機勵磁系統(tǒng)簡述

發(fā)電機采用直流發(fā)電機供電的勵磁方式，勵磁機與發(fā)電機同軸，發(fā)電機的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵磁機獲取直流勵磁電流。直流勵磁機的接線方式為自勵式。直流勵磁機還配套使用了HWJT-08C型微機勵磁調(diào)節(jié)器、HGLX-02功率箱等以獲取更穩(wěn)定的勵磁電流。如圖1所示。

同步發(fā)電機是將機械動力轉(zhuǎn)換成三相交流電功率的機電設備。原動機汽輪機帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，只有在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)通人電流才能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從而在定子繞組產(chǎn)生電能。也就是說有對轉(zhuǎn)子繞組勵磁，發(fā)電機才能進行機械率與電功率轉(zhuǎn)換。

2發(fā)電機參數(shù)的運行特性

當發(fā)電機并網(wǎng)后，勵磁電流越大，轉(zhuǎn)子磁場越強，同樣轉(zhuǎn)速下定子線圈中的感應電動勢越高：在空載時，機端電壓取決于轉(zhuǎn)子磁場的大小；帶上負荷后，由于定子線圈中的負荷電流產(chǎn)生的磁場（電樞反應磁場）和轉(zhuǎn)子磁場共同形成了合成磁場，這時機端電壓則取決于合成磁場的大小：由于負荷電流的大小和性質(zhì)的不同，電樞反應磁場對轉(zhuǎn)子磁場有增強（進相時）或削弱（遲相時）的作用，定子電流中產(chǎn)生這個增強或削弱作用磁場的電流就是無功電流：如果無功功率平衡，那么機端電壓維持不變，如果負荷變動，電樞反應磁場變化引起合成磁場的變化，機端電壓就會波動，那么就需要調(diào)節(jié)勵磁電流來調(diào)整轉(zhuǎn)子磁場的大小使合成磁場保持不變，以維持機端電壓不變。

1）發(fā)電機在未并網(wǎng)時（或小網(wǎng)運行），通過勵磁電流來調(diào)整機電壓，此時如果轉(zhuǎn)速發(fā)生變化也會影響電壓，但此時自動勵磁調(diào)節(jié)器會把這個電壓調(diào)回給定的電壓。頻率的變化是根據(jù)輸入發(fā)電機的的機械能大小而定。

2）發(fā)電機在并人大網(wǎng)運行時，因為把大網(wǎng)看成是無限大的，此時，所有輸出功率的設備和消耗功率的設備（負載及中間環(huán)節(jié)）能量保持平衡，就是說電壓，頻率等參數(shù)保持穩(wěn)定不變。所以在正常運行時單個發(fā)電機無法影響電網(wǎng)的電壓和頻率，而此時單個發(fā)電機調(diào)節(jié)勵磁電流就會改變發(fā)電機輸出的無功分量大小，調(diào)節(jié)發(fā)電機輸入機械能的大小可以改變發(fā)電機輸出的有功分量的大小。輸出的視在功率的大小可以在發(fā)電機的定子電流大小看出。

3自動調(diào)節(jié)勵磁電流的方法

在改變發(fā)電機的勵磁電流中，一般不直接在其轉(zhuǎn)子回路中進行，因為該回路中電流很大，不便于進行直接調(diào)節(jié)，通常采用的方法是改變勵磁機的勵磁電流，以達到調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流的目的。常用的方法有改變勵磁機勵磁回路的電阻，改變勵磁機的附加勵磁電流，或改變可控硅的導通角等。這里主要講改變IGBT的開關(guān)特性的方法，它是根據(jù)發(fā)電機電壓、電流或功率因數(shù)的變化，相應地改變IGBT的開關(guān)特性，于是發(fā)電機的勵磁電流便跟著改變。在事故情況下能有效地抑制發(fā)電機的過電壓和實現(xiàn)快速滅磁。自動調(diào)節(jié)勵磁裝置通常由測量單元、同步單元、放大單元、調(diào)差單元、穩(wěn)定單元、限制單元及一些輔助單元構(gòu)成。被測量信號（如電壓、電流等），經(jīng)測量單元變換后與給定值相比較，然后將比較結(jié)果（偏差）經(jīng)前置放大單元和功率放大單元放大，并用于控制IGBT，以達到調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流的目的。

4發(fā)電機跳閘原因分析

1）2011年10月18日17：33分電氣人員接到值長通知，4#機提負荷，準備投自動勵磁，當時負荷為5MW左右，功率因數(shù)為0.90，操作人員到達4#機操作屏時，觀察4#機負荷為6MW左右，功率因數(shù)為0.94，操作人員正準備開柜門調(diào)節(jié)RC時，4#機跳閘，發(fā)出過電壓保護信號，過電壓值為117V，而整定值為115V。隨后開機并網(wǎng)均正常。

2）2011年12月5日19：114#機并網(wǎng)。負荷帶至1000KW左右，無功帶900KVA左右時，19：17 4#機負荷突然從1000KW升至3300KW，功率因數(shù)進相，操作人員立即調(diào)節(jié)磁場變阻器RC提升無功功率，4#機突然跳閘，保護裝置發(fā)“過電壓”信號。過電壓值為118V。再次開機正常。

以上兩次跳機事件，具有共同的特點，都是在投入自動勵磁前，就是發(fā)電機無功功率跟蹤有功功率不及時，而造成功率因數(shù)進相，發(fā)電機從網(wǎng)上吸收無功，此時造成發(fā)電機端電壓過高而跳閘。這兩次都是在自動勵磁投入之前發(fā)生，進一步說明這兩次與自動勵磁系統(tǒng)f即HWJT-08C型微機勵磁調(diào)節(jié)器及相配套的HGLX-02功率箱系統(tǒng)）無關(guān)。僅與磁場變阻器RC或其它外部因素有關(guān)：（1）磁場變阻器RC內(nèi)部電阻接觸不良、線性度不好、接線松動等原因也會造成跳閘因素。但經(jīng)后來檢查測量未發(fā)現(xiàn)異常。（2）磁場電阻器力量適中。但每個人的手感力度不一樣，把握調(diào)節(jié)的尺度也不一樣，力量不一，也是造成第二次跳閘的主要因素。（3）汽機負荷調(diào)節(jié)不均勻，忽大忽小，造成發(fā)電機有功功率負荷波動較大，無功功率跟蹤不上有功功率，造成發(fā)電機出口電壓影響較大，是第一次跳閘的主要原因。（4）發(fā)電機的出口保護定值偏低，4#發(fā)電機過電壓定值為1.15倍，而其它機組的發(fā)電機過電壓定值為1.3倍，也是機組常發(fā)過電壓保護跳閘的重要原因。

5預防措施及解決辦法

為了吸取教訓，總結(jié)經(jīng)驗，盡量減少避免此類事故的發(fā)生，應采取相應的預防措施和解決方法。

1）根據(jù)設備的技術(shù)要求，重點抓好職工的技術(shù)培訓，結(jié)合現(xiàn)場實際進行技術(shù)講課、技術(shù)練兵、現(xiàn)場演示、反事故預想等。在職工技術(shù)培訓上下功夫，以盡快提高運行人員的業(yè)務素質(zhì)及事故處理的應變能力。

2）在發(fā)電機并網(wǎng)后，投自動勵磁前盡量多帶無功功率，保持功率因數(shù)在0.6左右，不能保持功率因數(shù)偏高，防止汽機進汽量不均而造成發(fā)電機進相。

3）對設備的實際運行容量及設備額定容量進行核實，使設備在運行中有足夠的裕度。

4）對汽輪機調(diào)速汽門及相關(guān)系統(tǒng)進行檢查維修，保證汽輪機進汽量均衡穩(wěn)定。

5）對勵磁調(diào)節(jié)器的電子元延長電子器件的壽命。

6）運行人員操作要規(guī)范，嚴格按操作規(guī)程要求進行操作，避免誤操作及操作不嚴格情況發(fā)生。

6結(jié)束語

發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)是保證機組穩(wěn)定的主要系統(tǒng)之一。為了更好的保證安全生產(chǎn)，總結(jié)事故教訓，提高運行和檢修人員的業(yè)務素質(zhì)，增強事故處理的快速性和準確性是我們公司下一步培訓工作的首要任務。這不僅僅是發(fā)生事故后的組織分析和找出對策，而最重要的則是防患于未然，進行積極地超前意識預防，才能最大限度的避免和減少相似跳閘事故的發(fā)生。

[責任編輯：王偉平]