魚梁發(fā)電機失磁保護跳閘事故分析與應(yīng)對措施

黃雨文

摘 要：廣西魚梁電廠總共安裝了3臺燈泡貫流式水輪發(fā)電機組，單機容量為21740kVA。其勵磁系統(tǒng)采用自并激靜止可控硅勵磁方式，采用PID+PSS調(diào)節(jié)控制模式，由勵磁調(diào)節(jié)器、人機界面、對外接口、可控硅靜態(tài)勵磁裝置、滅磁裝置及過壓保護等組成。勵磁調(diào)節(jié)器使用的是武漢聯(lián)華電氣有限責(zé)任公司開發(fā)研制的微機勵磁調(diào)節(jié)器LH-WLT02微機勵磁調(diào)節(jié)器。文章敘述了廣西魚梁電廠一起發(fā)電機失磁保護動作事故，分析了失磁保護動作的原因，制定了相應(yīng)的應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機；失磁保護；跳閘事故

1 事故經(jīng)過

2014年2月6日，運行當(dāng)班值長正在調(diào)整那吉電廠2#機組出力由8MW增至20MW，突然聽到電廠一陣轟鳴聲，發(fā)現(xiàn)魚梁3#機組出口斷路器已跳開，報警窗口有轉(zhuǎn)子低電壓輸出動作、失磁保護報警動作等一列信號，約幾秒鐘后機組轉(zhuǎn)為空轉(zhuǎn)態(tài)。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)地滅磁開關(guān)、出口開關(guān)已在分位，勵磁系統(tǒng)及機組均無異?，F(xiàn)象，勵磁系統(tǒng)設(shè)備外觀完好，勵磁調(diào)節(jié)器報警和故障記錄有“脈沖丟失”報警信息，其他正常。

2 事故檢查

報警窗口主要有如下報警信息：

09：23：48 3#機組過勵限制動作

09：23：46 3#機組主保護RCS985RS保護裝置-轉(zhuǎn)子低電壓輸出動作

09：25：38 3#機組勵磁電流越上限動作

09：29：21 3#機組后備保護裝置報警動作

09：29：21 3#機組失磁動作

09：29：22 3#機組后備保護跳閘動作

09：29：22 3#機組電氣事故保護停機動作

09：29：22 3#機組出口斷路器分閘位置動作

09：29：22 3#機組滅磁開關(guān)分閘位置動作

09：29：24 3#機組出口開關(guān)位置動作

09：29：24 3#機組磁場開關(guān)FMK位置動作

09：29：25 3#機組115%Ne一級過速停機動作

09：29：25 3#機組10%額定電壓動作

故障前后參數(shù)如下：

3 事故原因分析

發(fā)電機失磁保護跳閘原因大致可分為以下幾種：

（1）發(fā)電機勵磁回路開路，勵磁繞組斷線。如：滅磁開關(guān)誤跳閘，勵磁回路開路；可控硅勵磁裝置中部份元件老化、開焊、積灰導(dǎo)致可控硅擊穿后引起發(fā)電機失磁等。

（2）勵磁繞組長期發(fā)熱，絕緣損壞接地短路。

（3）系統(tǒng)振蕩，功率發(fā)生嚴(yán)重不平衡，系統(tǒng)吸收大量無功負(fù)荷，靜穩(wěn)定遭破壞，發(fā)電機組搶無功，系統(tǒng)電壓突變、振蕩，引起發(fā)電機失磁保護跳閘。

從可能原因分析中，逐步排除了第一、第二點，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行以下分析。

3.1 從錄波圖及相關(guān)數(shù)據(jù)得知，在9時23分時系統(tǒng)電壓有突變，從118.4kV升高至120kV左右，導(dǎo)致10.5kV母線電壓從10.6kV升高至11.1kV，機端電壓為了跟蹤系統(tǒng)電壓以保持一致，勵磁系統(tǒng)自動增加勵磁電壓電流來提升機端電壓，這個過程持續(xù)6分鐘左右。勵磁電流被增加至越上限定值附近來回變化，所以“3#機組勵磁電流越上限動作”、“3#機組勵磁電流越上限復(fù)歸”報警信號才多次反復(fù)報警。

3.2 從錄波圖及相關(guān)數(shù)據(jù)得知，在9時23分時勵磁電壓值一直保持在170V左右，沒有突然降低現(xiàn)象。而轉(zhuǎn)子低電壓定值為85V，所以有“轉(zhuǎn)子低電壓輸出動作”（保護裝置）報警信號，受干擾誤動。

3.3 9時29分19分，系統(tǒng)電壓突變，到21秒時，系統(tǒng)電壓從10.4kV下降到8.7kV。分析認(rèn)為此時保護裝置根據(jù)機端電壓電流計算得出電阻值和功角已進入失磁異步圓動作范圍，所以失磁保護動作，上位機有“3#機組后備保護裝置報警動作”、“3#機組失磁動作”、“3#機組后備保護跳閘動作”報警信號。分析計算如下：

已知機端電壓8712V，機端電流367.33A。

則Z=-（0.5Xd*'）*（Uf/（√3*If））*（Nct/Npt）

=-（0.5*0.3821）*（8712/（√3*367.33））*（2000/100）

=-52.35Ω

Xd*'=0.3821為發(fā)電機暫態(tài)電抗標(biāo)幺值，取不飽和值；

而機組的失磁定值如下：

3#發(fā)電機RCS-985SS發(fā)電機失磁保護定值單

根據(jù)失磁動作方程Arg（Z+jXB）/（Z-jXA）

=Arg（-52.35+j（-117.57））/（-52.35-j（-19.3））

=Arg（-52.35-j117.57）/（-52.35+j19.3）

=90°

所以，阻抗值和功角均已進入動作范圍，失磁保護動作。

4 事故危害、分析結(jié)論及應(yīng)對措施

事故的危害：發(fā)電機失磁后，向電網(wǎng)送出的有功功率大大減少，同時從電網(wǎng)中吸收大量無功功率，因此，造成電網(wǎng)電壓下降。當(dāng)電壓降低過大時，會使系統(tǒng)失去穩(wěn)定，引起電網(wǎng)振蕩電壓崩潰而導(dǎo)致大面積停電事故。而對發(fā)電機本身而言，將使發(fā)電機端部鐵芯溫度過高而損壞，軸瓦振動過大損壞。

事故分析結(jié)論：由于系統(tǒng)電壓有波動，且突變量較大，加上勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定性能不足，促使機組機端電壓電流進入失磁范圍，導(dǎo)致機組失磁保護動作。

事故機組檢查恢復(fù)應(yīng)對措施：

（1）首先檢查勵磁系統(tǒng)各個設(shè)備，外觀無異常，未發(fā)現(xiàn)有燒焦燒黑現(xiàn)象，測量快熔無熔斷，勵磁系統(tǒng)完好。

（2）其次進入發(fā)電機內(nèi)部檢查，經(jīng)檢查發(fā)電機定子轉(zhuǎn)子線圈、間隙等發(fā)現(xiàn)無異常。勵磁電纜、集電環(huán)及轉(zhuǎn)子引線無異常。

（3）再次對發(fā)電機定子轉(zhuǎn)子進行絕緣測量，測得電阻值為定子吸收比150/20MΩ，轉(zhuǎn)子絕緣5MΩ，定轉(zhuǎn)子絕緣合格。繼續(xù)對發(fā)電機轉(zhuǎn)子進行交流阻抗測量，測得轉(zhuǎn)子交流阻抗值為128V/1A=128Ω，比投運前測得的交流阻抗值稍大，合格。

（4）最后將機組開機至空轉(zhuǎn)，然后進行零起升壓，將機端電壓慢慢升至額定值，觀察機組和勵磁系統(tǒng)正常，兩個勵磁通道切換亦正常。向中調(diào)申請機組并網(wǎng)，3號機組正式恢復(fù)運行。

參考文獻(xiàn)

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