一起勵磁變超溫引起的發電機組跳閘事故分析

王永強， 毛慶波， 劉世富， 鞏秀中， 張 超

（華電電力科學研究院，浙江 杭州 310030）

一起勵磁變超溫引起的發電機組跳閘事故分析

王永強， 毛慶波， 劉世富， 鞏秀中， 張 超

（華電電力科學研究院，浙江 杭州 310030）

介紹一起因Unitrol 5000勵磁系統勵磁變超溫造成的發電機組跳閘事故，根據保護動作情況和錄波數據，通過全面檢查，得出事故發生的根本原因系勵磁變測溫元件采樣失真，間接原因為勵磁變溫度保護配置欠合理。

勵磁變； 超溫； 溫度保護

0 引言

由于行業標準體系中未對變壓器溫度保護出口方式作明確要求，加之運行維護人員對標準、規程和反事故措施理解不夠深入，導致了部分發電企業變壓器溫度保護出口不合理問題長期存在。近期，某發電廠在運機組發變組保護C屏“勵磁調節器聯跳”動作，發變組主開關跳閘，機組非計劃停機。

以下重點闡述此次事件的典型分析過程與思路，就此類問題牽涉的變壓器溫度保護配置問題進行了論述，提出了具體改進措施，對其他發電廠同類型問題有積極的借鑒意義。

1 系統概況

該機組為QFSN-320-2型汽輪發電機組，自并勵靜止勵磁系統，水氫氫冷卻方式。勵磁調節器采用ABB公司Unitrol 5000型產品，勵磁變為ABB干式變壓器，2006年6月投產。勵磁變溫度保護配置于勵磁調節器中，未在發變組非電量保護屏配置。保護通過直接采集勵磁變三相繞組中熱電阻溫度傳感器溫度測點（Pt100），經勵磁調節器判斷后出口報警或跳閘，具有溫升速率閉鎖功能。

2 故障診斷及原因分析

2.1 系統檢查情況

機組跳機事故發生后，對系統依次進行了如下檢查。

（1）查看發變組保護屏C屏，C屏報“勵磁調節器聯跳”，無其他異常報警。檢查C屏端子排“勵磁調節器聯跳”開入端子，二次回路接線可靠，端子排無異常。

（2）查閱發變組故障錄波信息，報文顯示：機組發變組保護C屏“勵磁調節器聯跳”動作前后，發電機電流、電壓、勵磁變電流等參數無較大波動。

（3）查閱勵磁調節器故障報文，勵磁調節器運行在通道一，勵磁變溫度從溫度高報警（130℃）到溫度高跳閘（150℃），時間間隔為57s，故障報文相關信息見表1。

表1 勵磁調節器相關故障報文信息Tab.1 Information about fault logger of excitation regulator

（4）檢查勵磁調節器FIO板卡(快速輸入輸出板卡)，用精密變阻器模擬PT100信號，溫度信號采樣正確；測試DI、DO點信號正常；檢查勵磁調節器二次端子排、連線緊固，無松動現象；檢查板卡、元器件無松動、過熱現象。

（5）檢查勵磁變高、低壓側通風機，共6只，運行正常；對勵磁變進行預試，數據均合格；打開勵磁變外罩，用點溫儀測量勵磁變三相繞組溫度及鐵芯溫度平衡，繞組表面溫度約60℃(停機后半小時測量值)；檢查勵磁變溫度測點(PT100)外觀無異常。將溫度測點引至DCS后用熱吹風機對測溫元件進行加溫，其中A相溫度測點在加溫過程中有跳變現象，如圖1所示，最大一次跳變為1s內(DCS采樣頻率為1Hz)從95.66℃跳變至188.9℃。

2.2 原因分析

結合上述系統檢查情況，原因分析如下：

（1）在運機組跳閘的直接原因是勵磁系統發“勵磁調節器聯跳”至發變組保護C柜啟動全停。

（2）勵磁系統發“勵磁調節器聯跳”原因。

勵磁調節器勵磁變溫度保護邏輯如圖2所示[1]，6003、6004、6005為勵磁變溫度測點模擬量輸入端口，經MAX比較器后輸出3相最大值，然后最大值與設定的報警值和跳閘值進行比較，當最大值大于保護設定值且溫升閉鎖觸發器不閉鎖時，啟動報警或跳閘出口。另外，該邏輯輸入端6006、6007端口未啟用。

圖1 A相溫度錄波圖Fig.1 Diagram of A phas temperature from oscillograph

從勵磁變壓器結構上看，其溫度耐受能力較強，在正常運行工況下溫升較慢，但是勵磁調節器故障記錄中，勵磁變20℃溫升僅經歷了57s，而此時間段內機組運行負荷平穩，發電機及勵磁系統電壓、電流無突變，勵磁變本體溫度無異常；結合測溫元件在加溫測試中A相存在突變異常現象，判斷由于A相測溫元件采樣失真，輸出存在異常突升情況，使勵磁調節器MAX比較器計算的勵磁變溫度最大值達到報警和跳閘定值，而此時勵磁調節器溫升速率閉鎖邏輯（10℃/0.1s）對溫度突變量無法進行有效閉鎖，邏輯經或門啟動報警和跳閘出口，引起勵磁調節器發“勵磁變超溫報警”、“勵磁變超溫跳閘”，對發變組保護非電量保護C屏而言，會接收到“勵磁調節器聯跳”信息，進而啟動機組全停。

因此，引發勵磁系統發“勵磁調節器聯跳”的根本原因系勵磁變繞組測溫元件采樣失真，間接原因是勵磁變溫度保護配置欠合理。

圖2 勵磁變溫度保護邏輯圖Fig.2 Logic diagram of excitation transformer temperature protection

3 處理措施

勵磁變溫度耐受能力較強，在正常運行工況下溫升較慢，雖然在啟動或短路等工況下溫升較快，但此時電量保護已能夠實現有效的故障隔離，另外，溫度保護為單點保護，可靠性相對較低，為防止出現因單個溫度元件測量值超差引發電氣設備溫度保護誤動造成缺陷擴大的情況，因此建議勵磁變采用如下溫度保護配置方案：

（1）對于溫度由勵磁變溫控器進行測量判斷的，溫控器報警接點宜接入遠傳信號回路，取消跳閘回路；

（2）對于溫度由勵磁變繞組的測溫元件直接送入DCS系統的，溫度保護邏輯宜只設報警，取消跳閘出口。

鑒于勵磁調節器勵磁變溫度保護邏輯的局限性及勵磁系統的獨立性，結合上述保護配置方案，本次采取如下處理措施：

（1）將勵磁調節器勵磁變溫度保護功能模塊6003、6004、6005端口置零，取消勵磁調節器勵磁變溫度高跳閘及報警功能；

（2）更換勵磁變A相測溫元件；將勵磁變三相溫度測點接至熱工DCS系統，在DCS中作溫度測點顯示并設置110℃彈窗報警，實現監視功能，同時加強運行監視，發現超溫及時聯系處理。

4 結語

此次非計劃停機事故的根本原因為勵磁變繞組測溫元件采樣失真，間接原因為勵磁變溫度保護配置欠合理。合理選擇勵磁變溫度配置方案，取消不必要的跳閘出口方式，可以有效地避免發電廠類似問題的發生。

[1]瑞士ABB．UNITROL 5000勵磁調節器邏輯說明書[Z]．瑞士ABB.2010．

Analysis of One Generator-tripping Accident Caused by Over Temperature of Excitation Transformer

WANG Yongqiang， MAO Qingbo， LIU Shifu， GONG Xiuzhong， ZHANG Chao
（Huadian Electric Power Reserch Institute，Hangzhou 310030，China）

An accidentofgeneratortrip caused by over temperature of excitation transformer which run through the UNITROL 5000 excitation system had been introduced in this paper.According to the protection action and the recorded data,through the comprehensive inspection,it is concluded that the fundamental cause of the accident is the sampling distortion of the temperature measurement element in the excitation transformer,and the indirect reason isthatthe temperature protection configuration of the excitation transformer is not reasonable.

excitation transformer； over temperature；temperature protection

TM76

B

2095-3429（2017）05-0066-03

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.05.016

2017-09-01

王永強（1985-），男，山東濟南人，工學學士，工程師，主要從事繼電保護研究、定值計算和電氣技術監督工作。