余熱發(fā)電機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行故障分析及解決方案

【摘要】本文主要對(duì)余熱發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中異常狀態(tài)時(shí)故障的查找、原因分析、以及故障狀態(tài)下的應(yīng)急處理方案做了一些簡(jiǎn)要論述，對(duì)故障及時(shí)進(jìn)行了解決，為公司挽回了大量經(jīng)濟(jì)損失。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī)組；進(jìn)相運(yùn)行；遲相運(yùn)行；功率因數(shù)；勵(lì)磁

1、概述

我公司在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量蒸汽，蒸汽除一部分用于系統(tǒng)生產(chǎn)外還存在一定的剩余，為充分利用余熱，公司現(xiàn)有余熱發(fā)電機(jī)組兩套，其中2011年投資建設(shè)了2#背壓機(jī)組，機(jī)組透平機(jī)部分選用德國(guó)Dresser_Rand公司設(shè)備，發(fā)電機(jī)部分選用LEROY SOMER公司設(shè)備。

發(fā)電機(jī)型號(hào)：LEROY SOMER LSA54 L70-4P 1700KW/2125KVA PF 0.8 10.5KV；

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速：1500r/min；額定電流：116.8A；勵(lì)磁方式：AREP； AVR：R449+R726

2、運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題

2012年11月22日6：50 2#余熱發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)三相電流及有功功率、無(wú)功功率劇烈波動(dòng)，發(fā)電機(jī)繞組溫度上升等異常情況，具體異常現(xiàn)象如下：

發(fā)電機(jī)三相電流在6：50為正常值81A，瞬間上升到136A，最高達(dá)到170A，三相電流在117A～170A之間上下劇烈波動(dòng)；有功功率在1313KW～1513KW之間上下高頻次波動(dòng)；無(wú)功功率在6：50由正常的501KVar瞬間下降為-1510KVar，在手動(dòng)停機(jī)前無(wú)功功率一直為負(fù)值，最低達(dá)到-2670KVar；發(fā)電機(jī)三相電壓由10892V瞬間下降到10604V，然后在10500V左右上下波動(dòng)，頻率很高；發(fā)電機(jī)定子繞組溫度由正常的（6：50分）78℃左右逐漸上升到130℃（7：30分）；發(fā)電機(jī)出口風(fēng)溫由正常的47℃逐漸上升到57℃；發(fā)電機(jī)前后軸承振動(dòng)均比正常情況下有所上升，并且有波動(dòng)；齒輪箱振動(dòng)和軸向位移也有小幅波動(dòng)；機(jī)組運(yùn)行聲音忽大忽小，處于非穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)；7：30左右，操作人員手動(dòng)與系統(tǒng)解列停機(jī)。

3、故障原因分析

從故障現(xiàn)象來(lái)看，發(fā)電機(jī)無(wú)功功率由正值變?yōu)樨?fù)值，也就是說(shuō)，發(fā)電機(jī)由正常運(yùn)行時(shí)向電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)出無(wú)功功率，轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛳到y(tǒng)吸收無(wú)功；故障發(fā)生時(shí)發(fā)電機(jī)運(yùn)行聲音忽大忽小，且發(fā)電機(jī)振動(dòng)和軸向位移有小幅波動(dòng)，說(shuō)明發(fā)電機(jī)處于一個(gè)不穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，其靜態(tài)穩(wěn)定性大大下降；發(fā)電機(jī)由于定子端部鐵芯平面上產(chǎn)生渦流而發(fā)熱引起繞組溫度逐步上升，以上種種現(xiàn)象基本上可以斷定，發(fā)電機(jī)處于一個(gè)進(jìn)相運(yùn)行的異常狀態(tài)。

發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行屬機(jī)組異常運(yùn)行狀態(tài)。造成發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的原因可能有以下幾種因素：發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器AVR故障或誤動(dòng)作；發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)電氣控制線路故障（線頭松動(dòng)、接觸不良）；發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)外圍設(shè)備故障；人為調(diào)整不當(dāng)使發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流降低過(guò)多，使發(fā)電機(jī)由發(fā)出感性無(wú)功功率變?yōu)槲障到y(tǒng)感性無(wú)功功率；發(fā)電機(jī)低谷運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)無(wú)功負(fù)荷原已處于底限，當(dāng)系統(tǒng)電壓因故突然升高或有功負(fù)荷增加時(shí)，勵(lì)磁電流自動(dòng)降低引起進(jìn)相；

4、故障原因查找

4.1分別測(cè)量轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁、電樞和輔助繞組等各繞組阻值，所有繞組未見(jiàn)異常；檢查發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器的二極管以及壓敏電阻未見(jiàn)異常。

4.2檢查AVR板接線以及外接線：R449和R726的接線沒(méi)有問(wèn)題，發(fā)電機(jī)內(nèi)部接線也未見(jiàn)異常。

4.3檢測(cè)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器R449及外接電位器（外部電壓調(diào)節(jié)功能）是否正常工作：?jiǎn)?dòng)發(fā)電機(jī)，電壓只有9.8KV，調(diào)節(jié)外接電位器，發(fā)電機(jī)端電壓沒(méi)有反應(yīng)，之后發(fā)電機(jī)電壓突然上升至12.6KV，在調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓過(guò)程中電壓有突變情況，多次試驗(yàn)存在類(lèi)似現(xiàn)象；之后將外接電位器短接，在R449控制板上調(diào)節(jié)P2（電壓調(diào)節(jié)功能）旋鈕，發(fā)電機(jī)電壓平緩變化，升至10.5KV。故判斷外接電位器存在接觸不良現(xiàn)象。

4.4檢測(cè)功率因素控制器R726是否正常工作：機(jī)組重新啟動(dòng)，并網(wǎng)發(fā)電后，檢測(cè)R726控制板上信號(hào)正常，適當(dāng)調(diào)整功率因數(shù)，無(wú)功功率也隨之變化，其靈敏度和動(dòng)態(tài)性能較好，未見(jiàn)異常。

4.5人為調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流是否適當(dāng)：本臺(tái)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)設(shè)計(jì)的是AREP 3F模式，處于恒功率因數(shù)運(yùn)行，因此在運(yùn)行過(guò)程中人為無(wú)法手動(dòng)勵(lì)磁電流，不存在人為調(diào)節(jié)不當(dāng)造成機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行。

4.6系統(tǒng)電壓波動(dòng)是否正常：通過(guò)查詢?cè)摪l(fā)電機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)變電站10KV系統(tǒng)電壓曲線歷史趨勢(shì)，系統(tǒng)電壓穩(wěn)定；

綜合以上情況分析，本次發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的異常狀態(tài)的主要是由于自動(dòng)電壓控制器AVR外接電位器接觸不良造成的。AVR外接電位器安裝在汽輪發(fā)電機(jī)房附近的電氣控制柜內(nèi)，電位器選用的是WTH118-1A 470Ω，由于本身制造質(zhì)量較差，其電阻調(diào)節(jié)平滑度不高，且存在接觸不良問(wèn)題，當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)有功功率、無(wú)功功率、勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流都處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，當(dāng)由于外界振動(dòng)或電位器彈簧彈力變化等不確定因素造成外界AVR外接電位器阻值的異常變化時(shí)，造成自動(dòng)電壓控制器和功率因數(shù)控制器自動(dòng)調(diào)整和誤動(dòng)，內(nèi)部自動(dòng)減小勵(lì)磁輸出，使發(fā)電機(jī)處于欠勵(lì)狀態(tài)，造成發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。

5、處理措施

5.1當(dāng)發(fā)電機(jī)處于進(jìn)相運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，只要發(fā)電機(jī)尚未出現(xiàn)振蕩或失步，可適當(dāng)降低發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷，同時(shí)提高勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)脫離進(jìn)相狀態(tài)。

5.2當(dāng)發(fā)電機(jī)處于進(jìn)相運(yùn)行狀態(tài)，若采取第一步措施無(wú)效果時(shí)，應(yīng)及早解列，查明原因后更換或修復(fù)相關(guān)輔助設(shè)備后再恢復(fù)運(yùn)行。

6、結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前國(guó)內(nèi)許多企業(yè)選用的進(jìn)口電氣設(shè)備，由于國(guó)外廠家為技術(shù)保密需要，未提供全面的技術(shù)培訓(xùn)和翔實(shí)的技術(shù)資料，導(dǎo)致一些故障不能及時(shí)排除，給企業(yè)正常生產(chǎn)造成了一定影響和嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。該故障自2013年2月22日對(duì)AVR外接電位器處理后至今未再次出現(xiàn)類(lèi)似故障，機(jī)組運(yùn)行正常。本文是通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行異常狀態(tài)時(shí)故障的查找、原因分析、以及故障狀態(tài)下的應(yīng)急處理做了一些論述，與大家共同探討，望共同提高。