大唐魯北發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)故障分析及處理方案

王茂松 徐海東

（1.山東科技大學(xué)大唐魯北發(fā)電廠，山東 青島 266500；2.山東科技大學(xué)，山東 青島 266510)

1 引言

大唐魯北發(fā)電廠裝機(jī)容量為2×330MW，1號(hào)機(jī)組已于2009年9月并網(wǎng)發(fā)電，2號(hào)機(jī)組計(jì)劃于2009年12月并網(wǎng)發(fā)電，1、2號(hào)機(jī)采用北京吉思電氣有限公司生產(chǎn)的 GEC-313 靜止式自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，其中“1”指該勵(lì)磁方式 只有發(fā)電機(jī)（1 機(jī)），“3”指 3 個(gè)功率柜（一柜單橋），與本論文相關(guān)的參數(shù)見表1。

2 事故經(jīng)過(guò)

大唐魯北發(fā)電有限公司2號(hào)機(jī)于2009年12月10日并網(wǎng)進(jìn)入168試運(yùn)行。2009年12月10日23時(shí)24分，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)機(jī)組電壓、調(diào)節(jié)器勵(lì)磁電流、無(wú)功功率和有功功率大幅度振蕩，汽輪機(jī)調(diào)門開度未變，運(yùn)行及檢修人員檢查發(fā)現(xiàn)2號(hào)發(fā)變組保護(hù)A、B柜發(fā)“主變過(guò)激磁”信號(hào)（定時(shí)限過(guò)激磁保護(hù)告警段N=1.08，T=10s；動(dòng)作于信號(hào)），勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 A、B套發(fā)“強(qiáng)勵(lì)報(bào)警”、“V/F報(bào)警”信號(hào)（額定磁密N=1.07，T=1.07s；磁密頂值N=1.15，T=2.0s；限制復(fù)歸N=1.04），運(yùn)行人員接到命令后投入2只油槍，急停2E、2D磨煤機(jī)，減有功至170MW，2號(hào)機(jī)組各參數(shù)波動(dòng)現(xiàn)象無(wú)法消除。23時(shí) 42分，值長(zhǎng)令 2號(hào)機(jī)組打閘停機(jī)。故障前后2號(hào)機(jī)相關(guān)參數(shù)見表2，故障時(shí)調(diào)節(jié)器記錄波形見圖1～4。

表1 發(fā)電機(jī)參數(shù)

表2 故障前后2號(hào)機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)

圖1 機(jī)端電壓

圖2 勵(lì)磁電流

圖3 有功功率

圖4 無(wú)功功率

3 事故后檢查

2號(hào)機(jī)組發(fā)變組保護(hù)系統(tǒng)未見保護(hù)動(dòng)作信號(hào)；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣良好；勵(lì)磁系統(tǒng)二次回路絕緣情況良好；通電檢查調(diào)節(jié)器柜電壓電流采樣正常；勵(lì)磁系統(tǒng)小電流試驗(yàn)正常，各功率柜可控硅無(wú)損壞現(xiàn)象；各功率柜與調(diào)節(jié)器的CAN通信系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)控制器的單元特性檢查后未發(fā)現(xiàn)任何異常；因打閘時(shí)轉(zhuǎn)子電流、無(wú)功波動(dòng)很大，轉(zhuǎn)子電流最高達(dá)到1.8倍額定電流，轉(zhuǎn)子回路過(guò)多的能量釋放在滅磁回路，直接導(dǎo)致滅磁柜 5個(gè)快速熔斷器和13個(gè)氧化鋅滅磁電阻瞬間被擊穿；汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)本機(jī)及各參數(shù)檢查未發(fā)現(xiàn)異常。

4 事故原因分析及處理

從故障波形分析，可以確定是由于勵(lì)磁系統(tǒng)中功率柜控制軟件部分失控，致使勵(lì)磁電流突然增大，之后未能按控制規(guī)律受控，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電壓、有功功率、無(wú)功功率、發(fā)電機(jī)電壓、電流、頻率發(fā)生大幅振蕩現(xiàn)象。

3號(hào)功率柜因在13日再次開機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)勵(lì)磁電流采樣異常，當(dāng)機(jī)端電壓大于87%后，功率柜未投入的情況下，勵(lì)磁電流采樣仍然有0.3P.U.（對(duì)應(yīng)713A）左右，其出現(xiàn)問(wèn)題的概率較大。并且經(jīng)北京吉思電氣有限公司研究人員模擬發(fā)現(xiàn)，在功率柜控制板采樣不準(zhǔn)確出現(xiàn)極端數(shù)據(jù)的情況下，數(shù)據(jù)溢出可能使AVR下發(fā)控制電壓Uc數(shù)據(jù)變化，從而導(dǎo)致該功率柜輸出上下大幅波動(dòng)，而調(diào)節(jié)器控制另外兩個(gè)功率柜維持當(dāng)前工況，從而引起2號(hào)機(jī)組參數(shù)的大幅度波動(dòng)。該故障情況一般在整流柜內(nèi)絕緣不良或柜內(nèi)抗干擾措施不當(dāng)?shù)惹闆r時(shí)才可能出現(xiàn)，在將3號(hào)功率柜同步變壓器鐵心外殼可靠接地后，3號(hào)功率柜勵(lì)磁電流采樣異常消失，勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行正常。

事故之后，更換了損壞的滅磁組件、三個(gè)功率柜及調(diào)節(jié)器柜的同步變壓器。為保險(xiǎn)起見，又更換了勵(lì)磁調(diào)節(jié)器A/B套CPU控制板、PT/CT交流采樣板。同時(shí)將3個(gè)功率柜的軟件進(jìn)行了升級(jí)，再出現(xiàn)類似問(wèn)題可以自動(dòng)退出故障功率柜，不會(huì)產(chǎn)生振蕩，勵(lì)磁系統(tǒng)滿足再次投運(yùn)的要求，避免停機(jī)事故（功率柜按N+1個(gè)配置，一個(gè)出現(xiàn)問(wèn)題退出后，另外兩個(gè)滿足運(yùn)行要求）。

[1]北京吉思電氣有限公司.GEC-300勵(lì)磁控制系統(tǒng)技術(shù)說(shuō)明書,2005.

[2]北京吉思電氣有限公司.GEC-31X勵(lì)磁控制系統(tǒng)用戶軟件說(shuō)明書,2005.

[3]陳繼明,毛承雄,范澍,王丹.同步發(fā)電機(jī)微機(jī)勵(lì)磁控制[M].北京∶中國(guó)電力出版社,2005.