發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)故障分析與預(yù)防

摘 要：發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中具有重要的作用，他可以極大提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。針對電廠中發(fā)電機(jī)的特點，本文分析了發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)中常見的故障原因，并闡述了如何有效的預(yù)防勵磁系統(tǒng)故障的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；勵磁系統(tǒng)；故障；預(yù)防

一、引言

隨著電力系統(tǒng)互聯(lián)特別是全國電力系統(tǒng)全面聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對于電力系統(tǒng)穩(wěn)定性計算分析提出了更高的要求。新的電力系統(tǒng)安全提出了用詳細(xì)模型取代恒定模型進(jìn)行穩(wěn)定計算的要求，需要計算涉及勵磁系統(tǒng)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。雖然，目前電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析軟件都分析出不同的勵磁系統(tǒng)故障原因，但是實際運行系統(tǒng)由于缺少可信的參數(shù)，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)在實際運行中常出現(xiàn)不明故障，因此分析解決故障原因是一個重要的問題。發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中具有重要作用，他可以充分提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。針對火力發(fā)電廠中發(fā)電機(jī)的特點，本文科學(xué)分析了發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)中常見的故障原因，簡要闡述了如何有效地預(yù)防勵磁系統(tǒng)事故的發(fā)生。

勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)重要的組成部分，在電力系統(tǒng)正常運行或發(fā)生故障時，同步發(fā)電機(jī)的勵磁控制系統(tǒng)起著重要作用。良好的勵磁系統(tǒng)不僅可以保證發(fā)電機(jī)運行的可靠性和穩(wěn)定性并提供高品質(zhì)的電能，而且可以有效地提高發(fā)電機(jī)及其并網(wǎng)后的電力系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

二、發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)

發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)簡介：同步發(fā)電機(jī)為了實現(xiàn)能量間的轉(zhuǎn)換，需要建立一個直流磁場，而要產(chǎn)生這個磁場的直流電流就稱為發(fā)電機(jī)的勵磁電流。根據(jù)勵磁電流的供給方式可分為兩種勵磁形式的發(fā)電機(jī)。凡是從其它電源獲得勵磁電流的發(fā)電機(jī)，稱為他勵發(fā)電機(jī)，從發(fā)電機(jī)本身獲得勵磁電源的，則稱為自并勵發(fā)電機(jī)。

（一）發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)常見故障及原因分析

1、勵磁系統(tǒng)小電流試驗時輸出電壓異常波動原因分析

事故現(xiàn)象：斷開勵磁調(diào)節(jié)器與副勵磁機(jī)的連接，采用中頻發(fā)電機(jī)升壓作為勵磁系統(tǒng)的輸入電源，使勵磁調(diào)節(jié)器主回路流變?yōu)檫^小電流。當(dāng)勵磁調(diào)節(jié)器輸出電流為0.5A時，直流輸出電壓波動較大，調(diào)壓器出現(xiàn)電磁噪聲。故障分析：負(fù)載電流小于部分晶閘管的維持電流，使得部分晶閘管不能有效導(dǎo)通。晶閘管不能有效導(dǎo)通引起勵磁調(diào)節(jié)器輸出電壓波動較大，造成相輸入電流不平衡，使得調(diào)壓器發(fā)出的聲音非常特別。

2、采樣系統(tǒng)故障導(dǎo)致發(fā)電機(jī)誤勵磁故障發(fā)生分析

事故現(xiàn)象：某電廠為200MW機(jī)組，在大修期間更換微機(jī)自動勵磁調(diào)節(jié)器，所有試驗均正常合格，之后連續(xù)運行半個多月，發(fā)電機(jī)正常運行中突然出現(xiàn)無功功率急劇變化，由80Mvar上升至210 Mvar，發(fā)電機(jī)一變壓器組過負(fù)荷保護(hù)動作跳閘，事故過程中勵磁系統(tǒng)沒有發(fā)出任何信號。事故分析：從事故現(xiàn)場分析，勵磁系統(tǒng)突然輸出強勵電流導(dǎo)致發(fā)電機(jī)無功功率突然上升，由于事故過程中勵磁調(diào)節(jié)器沒有發(fā)出任何異常信號，勵磁調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部也沒有任何錄波，勵磁調(diào)節(jié)裝置突然輸出強勵電流原因通常有：

（1）外部有持續(xù)增強勵磁信號，可能是工作人員誤調(diào)所致，當(dāng)時并沒有操作；也可能是增磁節(jié)點粘連，由于勵磁調(diào)節(jié)器有抗節(jié)點粘連功能，事故后檢查該功能動作正常，增磁節(jié)點也沒有粘連痕跡。

（2）同步信號或觸發(fā)脈沖出現(xiàn)錯誤，使得原來正常的觸發(fā)角度突然偏移至強勵位置，由于勵磁調(diào)節(jié)裝置具有同步檢測及觸發(fā)脈沖檢測功能，且事故發(fā)生過程中勵磁調(diào)節(jié)器沒有發(fā)出任何異常信號。

從上述的分析中我們了解到這種故障問題的出現(xiàn)，會有兩種通常出現(xiàn)的可能性，我們要具體情況具體分析判斷，通過故障做出合理明確的決斷，以此來解決其問題出現(xiàn)的原因。

3、同步信號斷線引起發(fā)電機(jī)失磁故障分析

故障現(xiàn)象：某電廠200MW機(jī)組，運行過程中A套勵磁調(diào)節(jié)器和B套勵磁調(diào)節(jié)器同時發(fā)出故障信號，勵磁系統(tǒng)自動分開主勵磁開關(guān)，合上備勵開關(guān)，但是備勵開關(guān)合上以后，突然備用開關(guān)又跳開，發(fā)電機(jī)一變壓器組失磁保護(hù)動作，發(fā)電機(jī)跳閘解列。

事故分析：事故發(fā)生后，檢查勵磁調(diào)節(jié)器故障記錄，A套勵磁調(diào)節(jié)器和B套勵磁調(diào)節(jié)器記錄發(fā)生同步信號檢測故障，勵磁系統(tǒng)有主、備勵自動切換裝置，當(dāng)A套勵磁調(diào)節(jié)器和B套勵磁調(diào)節(jié)器同時故障后，自動發(fā)出主勵磁開關(guān)跳閘命令和備勵磁開關(guān)合閘命令。本次故障后，自動發(fā)出主勵磁開關(guān)跳閘命令和備勵磁開關(guān)合閘命令但都沒有實現(xiàn)，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失磁故障。

4、發(fā)電機(jī)低勵失磁故障分析

發(fā)電機(jī)在失磁（或低勵）過程中，在一定條件下，將破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，威脅發(fā)電機(jī)本身的安全運行。當(dāng)一臺發(fā)電機(jī)低勵或失磁后，由于該發(fā)電機(jī)有功功率的擺動，以及電力系統(tǒng)電壓下降，可能導(dǎo)致相鄰正常運行的發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間或電力系統(tǒng)的各部分之間失步，使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩。此電流在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中產(chǎn)生的損耗，如果超出允許值，將使轉(zhuǎn)子過熱。流過轉(zhuǎn)子表層的差頻電流，還可能在轉(zhuǎn)子本體、槽楔、護(hù)環(huán)的接觸面上，發(fā)生嚴(yán)重的局部過熱甚至灼傷。發(fā)電機(jī)低勵或失磁前所帶的有功功率愈大，進(jìn)入異步運行之后，從電力系統(tǒng)中吸收的無功功率就愈大。因此，發(fā)電機(jī)在大負(fù)荷下失磁后由于過電流，將使發(fā)電機(jī)定子過熱。發(fā)電機(jī)的額定容量愈大，在低勵或失磁時，引起電力系統(tǒng)無功功率缺額愈大。電力系統(tǒng)的容量愈小，補償這一缺額的能力愈差。因此，發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量與電力系統(tǒng)總?cè)萘恐扔?，對電力系統(tǒng)的影響就愈不利。

（二）發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)故障預(yù)防方法

1、對有進(jìn)相運行或長期高功率因數(shù)運行要求的發(fā)電機(jī)應(yīng)進(jìn)行專門的進(jìn)相運行試驗。按電網(wǎng)穩(wěn)定運行的要求、發(fā)電機(jī)定子端部鐵芯和結(jié)構(gòu)件發(fā)熱情況及廠用電壓的要求來確定進(jìn)相運行深度。進(jìn)相運行時發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)采用自動控制方式，低勵限制器必須可靠投入，并根據(jù)進(jìn)相試驗的結(jié)果進(jìn)行整定，勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)定期校核。

2、勵磁系統(tǒng)要配有完備的限制及保護(hù)功能，對發(fā)電機(jī)各種極限運行工況及時準(zhǔn)確作出反應(yīng)，確保發(fā)電機(jī)機(jī)組安全運行。勵磁調(diào)節(jié)器的過勵限制和過勵保護(hù)的定值應(yīng)在制造廠給定的允許范圍值內(nèi)，并進(jìn)行定期校驗。

3、勵磁調(diào)節(jié)器的自動通道發(fā)生故障時應(yīng)及時檢修至好用并投入運行。嚴(yán)禁發(fā)電機(jī)在手動勵磁調(diào)節(jié)（含按發(fā)電機(jī)或交流勵磁機(jī)的磁場電流的閉環(huán)調(diào)節(jié)）下長期運行。在手動勵磁調(diào)節(jié)運行期間，在調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷時，必須先適當(dāng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的無功負(fù)荷，以防止發(fā)電機(jī)失去靜態(tài)穩(wěn)定性。

4、在電源電壓偏差為-15%～+10%、頻率偏差為-6%～+4%時，勵磁控制系統(tǒng)及其繼電器、開關(guān)等操作系統(tǒng)均能正常工作。

5、在機(jī)組啟動、停機(jī)和其他試驗過程中，應(yīng)有機(jī)組低轉(zhuǎn)速時切斷發(fā)電機(jī)勵磁的措施。

三、總結(jié)

以上針對某電廠發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的特點，分析了幾種發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)中常見的故障及其原因，闡述了預(yù)防勵磁系統(tǒng)故障的發(fā)生方法和要求。為以后的發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)可靠經(jīng)濟(jì)運行提供了預(yù)防事故和處理事故的理論分析和處理經(jīng)驗。在發(fā)電機(jī)運行階段必須檢查發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)對擾動的響應(yīng)是否符合有關(guān)勵磁標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定及強勵作用對電壓的調(diào)節(jié)影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]王君亮.同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)原理與運行維護(hù)[M].北京：中國水利水電出版社，2010

[2]孟凡超，吳龍.發(fā)電機(jī)勵磁技術(shù)問答及事故分析[M].北京：中國電力出版社，2008

[3]竺士章.發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)試驗[M].北京：中國電力出版社，2005

作者簡介：韓賀軍，男，吉林長春人，大唐長春第二熱電有限責(zé)任公司助理工程師，從事電廠集控機(jī)組運行工作。endprint