一起由于失磁造成機組異常波動的故障分析

[摘 要] 本文以某電廠一起由于失磁造成機組異常波動為例，分析了影響機組穩(wěn)定運行的因素，針對此種故障，提出一些對策建議，以保障電廠的正常運行。

[關鍵詞] 電廠；失磁； 機組；異常波動

某電廠擁有三臺135MW機組，其中1號、2號機組為自備機組，主變高壓側接入電廠220KV雙母線，經(jīng)過兩條系統(tǒng)聯(lián)絡線與區(qū)域變電站H聯(lián)系；電廠220KV母線通過聯(lián)絡線就近給電解鋁廠供電，負荷為150MW；3號機組為公用機組，通過機變線的形式直接與區(qū)域變電站H聯(lián)系。

某日某電廠1號、2號機組運行，3號機組停備；其中1號機組處于“閥控”方式運行，2號機組處于“自動”方式運行。由于1號機組失磁，造成了1號、2號機組負荷異常波動，OPC反復動作，對系統(tǒng)可靠運行產(chǎn)生了較大影響。

1、事故經(jīng)過

某日22時56分3秒，1#機組、2號機組勵磁電壓、電流，定子電壓、電流全部波動，其中1號機組波動幅度比2號機組波動幅度大，1號機組欠勵保護動作，22時56分17秒1號發(fā)變組保護失磁t1動作，勵磁調節(jié)器通道I由自動運行切換成手動運行，1號機組高廠變經(jīng)過快切裝置切換成高備變。此次波動持續(xù)時間1分鐘16秒，其中1號機組OPC動作14次，2號機組OPC動作5次；22：58：44秒—59分42秒，1號、2號機組又同時出現(xiàn)上述波動情況，在此期間1號機組OPC動作6次，2號機組OPC動作4次。電氣維護人員經(jīng)過檢查后，協(xié)助運行人員將發(fā)電機機端電壓由14.1KV降低到13.8KV，將1號發(fā)變組勵磁調節(jié)器通道1切換至通道2，隨后機組所有參數(shù)恢復正常，機組開始穩(wěn)定運行。

2、檢查分析

2.1通過對DCS系統(tǒng)歷史曲線和故障濾波曲線分析，發(fā)現(xiàn)：

（1）一次調頻邏輯回路正確，動作趨勢與調門開度和幅度、有功功率變化一致。

（2）系統(tǒng)電壓波動幅度方向與有功功率波動方向相反。

（3）號機組所有參數(shù)震蕩幅度大于2號機組，當時1號機組在功率控制模式，2號機組在閥位控制模式。

（4）勵磁系統(tǒng)裝置動作趨勢正確。

（5）DCS系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)采集死區(qū)大。

2.2經(jīng)過隨后兩天與勵磁調節(jié)器廠家、電力公司繼電保護機構、DEH廠家共同分析，判斷有以下兩種可能的原因：

（1）本次波動從控制角度分析為機組轉速信號先波動然后引起功率信號變化，從而影響勵磁系統(tǒng)。

（2）本次波動從電氣角度分析可能為勵磁系統(tǒng)故障引起勵磁電壓、電流變化，造成無功波動，影響有功，即勵磁調節(jié)器影響機組穩(wěn)定運行。

2.3根據(jù)以上兩種可能原因，進行的檢查和分析：

（1）轉速信號同時受干擾?，F(xiàn)場檢查轉速探頭和DCS卡件，沒有發(fā)現(xiàn)問題；而且三路轉速信號以前沒有發(fā)生過干擾現(xiàn)象，且探頭為磁阻式測量，本身抗干擾能力強，即使受干擾也不可能三路同時受影響且干擾幅度一致，因此判斷不是機組轉速信號先波動，然后引起功率信號變化，從而影響勵磁系統(tǒng)。

（2）號機組勵磁小間夏季溫度較高，達到40攝氏度以上，可能對勵磁調節(jié)器的電子元器件造成損傷，進而使勵磁調節(jié)器故障造成勵磁電壓、電流波動，引起機組負荷振蕩。

經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)勵磁調節(jié)器CPU板卡故障，因此，判斷本次故障是由于勵磁調節(jié)器故障，造成勵磁調節(jié)異常造成。

2.4本次故障原因分析。由于1號機組勵磁調節(jié)器CPU板卡故障，造成1號機組勵磁調節(jié)異常，機組勵磁減小，造成發(fā)電機組吸收大量無功負荷，由于電廠附近直供電解鋁廠負荷，無功負荷較大，因此，短時間內發(fā)電機端電壓降低，造成1號機組高廠變低電壓保護動作，通過快切裝置，1號機組廠用電切換至高備變運行。

由于1號機組處于“功率控制”狀態(tài)，機組自動調整汽機出力，調速汽門關開大。此時由于1號機組勵磁欠勵動作，機組發(fā)出無功，負荷大幅度減少，機組轉速超過0PC動作轉速3090r/min。由于發(fā)電機所拖動的有功功率大，造成在OPC動作調速汽門關閉后，轉速出現(xiàn)加速下降，所以在調速汽門重新開啟后又造成調速汽門開啟速率增大出現(xiàn)超調。在此過程中，DEH處于自動狀態(tài)，人員手動無法干預，出現(xiàn)反復“振蕩”過程，無法穩(wěn)定轉速。

2號機組處于“閥位控制”狀態(tài)，在1號機組由于勵磁系統(tǒng)失調，無功負荷大幅度“振蕩”時，也參與母線無功負荷的調整，由于調速系統(tǒng)的遲緩率及汽輪機組汽缸熱容的存在，調速汽門開至預定閥位時，轉速滯后，轉速自動調節(jié)出現(xiàn)超調，轉速超過3 090 r/min時OPC也動作。因此2號機組也出現(xiàn)“振蕩”。

在1號機組勵磁調節(jié)器由通道1切換至通道2后，勵磁調節(jié)正常，無功負荷正常，在DEH系統(tǒng)的調節(jié)下，1號、2號機組恢復穩(wěn)定。

3、處理措施

3.1停機后立即檢查轉速信號回路，并進行抗干擾試驗，結果發(fā)現(xiàn)沒有任何問題。

3.2號機停機時勵磁廠家、調試機構對勵磁裝置進行了校驗，更換了1號機組勵磁通道1的CPU主板。

3.3對1號機組勵磁小間進行通風降溫改造，將小間溫度控制在攝氏35度以下。

4、結束語

在該電廠1號、2號機組的負荷結構下，機組所帶的無功負荷太大，在勵磁系統(tǒng)失調時，很容易造成無功負荷的大幅度“振蕩”，進而造成機組區(qū)域供電范圍內供電大幅度波動，對機組的安全運行和負荷的安全運行影響很大。因此，要求區(qū)域供電范圍的電解鋁廠必須要投運無功補償電容器，使無功負荷就地平衡。在今后發(fā)生該電廠勵磁系統(tǒng)失調時，要果斷切換勵磁調節(jié)器，盡快穩(wěn)定勵磁。針對這次事故，形成完整的事故處理規(guī)程，強化運行人員的應急處理能力。

作者簡介：杜文華，山西兆豐鋁業(yè)公司自備電廠。