某電站水輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)故障的分析及處理

黃宜勤

(華電福新能源股份有限公司池潭水力發(fā)電廠，福建?泰寧?354400)

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某電站水輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)故障的分析及處理

黃宜勤

(華電福新能源股份有限公司池潭水力發(fā)電廠，福建?泰寧?354400)

1 概 述

某電站裝有4臺(tái)800 kW軸伸貫流式發(fā)電機(jī)組，4臺(tái)機(jī)組于2005年9月全部投產(chǎn)并網(wǎng)發(fā)電，發(fā)電機(jī)配置LH—WLT01型自并勵(lì)可控硅整流勵(lì)磁裝置(見(jiàn)表1)。

表1 發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁系統(tǒng)的主要參數(shù)

1、2號(hào)機(jī)組成擴(kuò)大單元接線，3、4號(hào)機(jī)組成擴(kuò)大單元接線，2個(gè)擴(kuò)大單元分別經(jīng)1臺(tái)S9—2 000 kVA/35 kV主變出線接入系統(tǒng)運(yùn)行。

2 故障發(fā)生經(jīng)過(guò)

2015年4月24日，運(yùn)行人員按正常程序?qū)?號(hào)機(jī)停機(jī)解列，先將3號(hào)機(jī)有功功率、無(wú)功功率降至空載值，在斷開(kāi)出口斷路器時(shí)，發(fā)現(xiàn)斷路器無(wú)法正常斷開(kāi)，隨即檢查3號(hào)發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)柜，發(fā)現(xiàn)3號(hào)機(jī)出口斷路器分閘線圈冒煙。運(yùn)行人員立即按下緊急停機(jī)按鈕，按照該電站緊急停機(jī)流程，同時(shí)斷開(kāi)出口斷路器，跳開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)，調(diào)速器導(dǎo)葉全關(guān)。

此時(shí)機(jī)組運(yùn)行聲音突然增大，轉(zhuǎn)子電流表、電壓表指示零或接近于零,定子電壓表指示顯著降低,電子電流表指示升高并晃動(dòng),發(fā)電機(jī)有功功率表的指示降低并擺動(dòng),發(fā)電機(jī)無(wú)功功率表的指示為負(fù)值。機(jī)組過(guò)負(fù)荷保護(hù)，失磁保護(hù)，定子過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作，但保護(hù)無(wú)法跳開(kāi)出口斷路器，廠房有聞到焦味。運(yùn)行人員立即跑至勵(lì)磁屏檢查，發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁柜滅磁電阻發(fā)紅，有燒焦味；然后跑至3號(hào)機(jī)發(fā)電機(jī)屏手動(dòng)跳開(kāi)3號(hào)發(fā)電機(jī)出口斷路器，將3號(hào)機(jī)機(jī)組剎車(chē)停機(jī)。

3 故障后設(shè)備檢查情況

(1)發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘線圈燒壞。

(2)由于3號(hào)機(jī)勵(lì)磁屏滅磁電阻燒紅，導(dǎo)致起勵(lì)回路隔離二極管、起勵(lì)過(guò)電壓繼電器被燙壞。

(3)勵(lì)磁同步變壓器A、C相燒壞。

4 故障原因及暴露的問(wèn)題

4.1 原因分析

由于機(jī)組斷路器分閘回路損壞，出口斷路器無(wú)法斷開(kāi)，在這種情況下斷開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)，調(diào)速器導(dǎo)葉全關(guān)；此時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路失磁，發(fā)電機(jī)進(jìn)入進(jìn)相運(yùn)行，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)消失了，電磁力矩減少，出現(xiàn)過(guò)剩力矩，脫離同步。轉(zhuǎn)子與定子有相對(duì)速度，由于定子繞組吸收無(wú)功功率，在定子鐵芯產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子繞組切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生電勢(shì)。由于此時(shí)滅磁電阻接通勵(lì)磁回路，滅磁電阻相當(dāng)于一個(gè)大功率負(fù)載，產(chǎn)生很大的熱能，很快發(fā)紅發(fā)熱，將滅磁電阻附近的起勵(lì)過(guò)壓繼電器、起勵(lì)隔離二極管烤壞。在運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)后，才到開(kāi)關(guān)柜手動(dòng)將機(jī)組出口斷路器斷開(kāi)。

4.2 暴露的問(wèn)題

(1)設(shè)備老化嚴(yán)重，日常設(shè)備檢查維護(hù)不到位，發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘線圈損壞未及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

(2)對(duì)全廠繼電保護(hù)長(zhǎng)期未按周期開(kāi)展檢驗(yàn)。

(3)緊急停機(jī)流程有誤，在未斷開(kāi)出口斷路器的情況下應(yīng)不能斷開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)。

(4)運(yùn)行人員日常培訓(xùn)不到位，事故應(yīng)急處理操作流程不熟，導(dǎo)致故障不能及時(shí)斷開(kāi)。

5 故障處理及防范措施

5.1 處理

技術(shù)人員將出口斷路器跳閘線圈、起勵(lì)回路隔離二極管、起勵(lì)過(guò)電壓繼電器、A、C相同步電壓變壓器更換后，機(jī)組起勵(lì)還是無(wú)法成功，再次檢查測(cè)量發(fā)現(xiàn)同步電壓互感器A、C相電壓為零。仔細(xì)檢查有關(guān)回路，發(fā)現(xiàn)新更換的起勵(lì)過(guò)電壓繼電器線圈電阻為0.2 Ω，而銘牌參數(shù)為500 Ω，A、C相同步電壓變壓器有發(fā)熱現(xiàn)象。重新更換新的起勵(lì)過(guò)電壓繼電器后，再次操作起勵(lì)成功，正常并網(wǎng)發(fā)電。

5.2 防范措施

(1) 加強(qiáng)設(shè)備巡視檢查維護(hù)，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備缺陷管理制度，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

(2)對(duì)全廠自動(dòng)化保護(hù)裝置按周期開(kāi)展檢驗(yàn)。

(3)梳理全廠應(yīng)急處理流程，存在問(wèn)題立即修正。

(4)大力開(kāi)展技術(shù)培訓(xùn)、應(yīng)急演練，切實(shí)提高員工技術(shù)、技能水平。

(5)加強(qiáng)備品備件的管理，保證其質(zhì)量性能，確保處于完好狀態(tài)。

6 結(jié) 語(yǔ)

本電站水輪發(fā)電機(jī)組因失磁造成進(jìn)相運(yùn)行，是一次罕見(jiàn)的故障，嚴(yán)重影響水輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。故障發(fā)生后，通過(guò)認(rèn)真分析、查找原因、提出防范措施，進(jìn)一步提高了員工的應(yīng)急處理能力，為電站安全、可靠運(yùn)行提供了有力保障。

責(zé)任編輯 吳 昊

2015-05-12

黃宜勤(1974-)，男，工程師，主要從事發(fā)電設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作。E_mail：350716765@qq.com