發(fā)電機機端電壓互感器熔體慢熔導致勵磁系統(tǒng)過勵分析

孔祥帥

哈爾濱電機廠有限責任公司　哈爾濱　150040

發(fā)電機機端電壓互感器熔體慢熔導致勵磁系統(tǒng)過勵分析

孔祥帥

哈爾濱電機廠有限責任公司哈爾濱150040

對一起由發(fā)電機機端電壓互感器熔體慢熔導致的勵磁系統(tǒng)過勵故障進行分析，確認原程序判斷電壓互感器斷線邏輯不完善，導致勵磁系統(tǒng)誤增磁直至發(fā)電機過壓保護動作、機組解列。對勵磁系統(tǒng)的電壓互感器斷線判斷邏輯進行了改進，消除了由熔體慢熔導致的勵磁系統(tǒng)過勵問題，提高了電廠的運行可靠性。

發(fā)電機；電壓互感器；熔體；勵磁；故障

1　故障概況

勵磁系統(tǒng)為發(fā)電機提供磁場電流[1]，包含多種控制和限制邏輯，是發(fā)電廠控制系統(tǒng)的重要設備之一[2]，對發(fā)電機及電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起至關重要的作用[3]。機端電壓互感器斷線檢測是勵磁系統(tǒng)的重要功能之一[4]，當電壓互感器故障時，勵磁系統(tǒng)應迅速作出正確判斷，切換至正常電壓互感器通道或勵磁電流調節(jié)通道，并發(fā)出相應報警提示故障[5]。但當電壓互感器熔體質量不合格或因其它原因造成電壓互感器熔體慢熔時，如果勵磁系統(tǒng)判斷電壓互感器斷線邏輯不完善，將導致勵磁系統(tǒng)誤判為機端電壓降低，從而不斷增大勵磁電流使發(fā)電機過壓保護開關動作而停機，嚴重影響電廠設備的安全穩(wěn)定運行[6]。

國內采用ABB公司UNITROL 5000勵磁系統(tǒng)的部分電廠就發(fā)生過因電壓互感器熔體慢熔判斷邏輯不完善而導致機組停機的情況，為杜絕此類故障發(fā)生，保證電廠發(fā)電設備的長期穩(wěn)定運行[7]，需對UNITROL 5000勵磁系統(tǒng)的電壓互感器熔體慢熔判斷邏輯進行完善。

2　電壓互感器斷線判斷邏輯

UNITROL 5000勵磁系統(tǒng)原程序中電壓互感器斷線判斷邏輯框圖如圖1所示。

圖1　原電壓互感器斷線判斷邏輯框圖

原程序通過計算運行通道發(fā)電機機端電壓Ug和勵磁變壓器二次側電壓Usyn的差值來檢測發(fā)電機電壓互感器斷線和勵磁變壓器二次側電壓丟失。如果勵磁變壓器二次側電壓比機端電壓高，且差值超過參數 907 的設定值(默認值設置為15%)[8]，延時100ms后勵磁系統(tǒng)發(fā)出電壓互感器斷線報警。如果勵磁變壓器二次側電壓比機端電壓低，且差值超過參數 907 的設定值，則勵磁系統(tǒng)發(fā)出勵磁變壓器二次側電壓丟失報警。

當發(fā)電機電壓互感器真正發(fā)生斷線時，上述判斷邏輯可以準確報警，但當發(fā)電機電壓互感器熔體因質量不合格等原因出現慢熔情況時，機端電壓采樣值緩慢減小，不會在短時間內達到勵磁系統(tǒng)電壓互感器斷線判斷設定值。由于原判斷邏輯為兩種故障共用一個設定值，導致參數 907設定值不能隨意調整，因此無法準確判斷電壓互感器熔體慢熔這種工況。

3　判斷邏輯完善

為完善UNITROL 5000勵磁系統(tǒng)的電壓互感器熔體慢熔判斷邏輯，升級方案采用運行通道機端電壓與勵磁變壓器二次側電壓及備用通道機端電壓三者進行比較，來檢測電壓互感器熔體的慢熔。

當備用通道的機端電壓Ug′比運行通道的機端電壓Ug高，且差值超過參數3415的設定值，或勵磁變壓器二次側電壓Usyn比運行通道的機端電壓Ug高，且差值超過參數3416的設定值，經延時模塊后發(fā)出電壓互感器斷線報警，其中參數3415和參數3416設定值為5%，延時模塊時間為2s，邏輯框圖如圖2所示。

圖2　完善后電壓互感器斷線判斷邏輯框圖

對改進判斷邏輯進行說明。

(1) 與原有電壓互感器斷線判斷邏輯相同，如果勵磁變壓器二次電壓比運行通道機端電壓高，且差值超過參數3416 的設定值，則判斷運行通道電壓互感器斷線。差值由原程序的15%改為5%，可以有效判斷電壓互感器熔體慢熔情況。

(2) 新增邏輯為比較兩個計算機通道的機端電壓，如果備用通道的機端電壓比運行通道的機端電壓高，且差值超過參數3415的設定值，則判斷運行通道電壓互感器斷線。

(3) 參數3415和3416設定值原則上不應超過單位頻率電壓限制器啟動值與額定機端電壓標幺值的差值，且應預留2%～3%裕度。如單位頻率電壓限制器設為108%，那么參數3415或3416應設置為5%較為合適。

(4) 增加延時模塊是為了避免機端電壓采樣出現抖動時，錯誤判斷為電壓互感器熔體慢熔的情況。

4　程序升級方法

將原程序上傳至調試電腦CMT軟件中，在FB Programming窗口中依次增加功能塊。增加完畢后將程序上傳，修改參數2504激活功能塊，之后依次修改連接參數，并保存參數，再次上傳存檔。

軟件升級后啟動機組，模擬電壓互感器熔體慢熔工況，電壓互感器斷線判斷邏輯靈敏度高，通道切換邏輯準確，從而徹底解決了原程序無法有效判斷電壓互感器熔體慢熔故障的情況，完善了UNITROL 5000勵磁系統(tǒng)的電壓互感器熔體慢熔判斷邏輯，大大增強了機組的安全性和穩(wěn)定性[9-10]。

5　結論

電壓互感器熔體因質量等原因引起慢熔情況時有發(fā)生，如果未能準確判斷并作出準確反應，會導致勵磁系統(tǒng)過勵或單位頻率電壓限制器誤動作，危害機組的長期穩(wěn)定運行。經過完善后的UNITROL 5000勵磁系統(tǒng)，電壓互感器熔體慢熔判斷邏輯準確高效，消除了系統(tǒng)隱患，保證了發(fā)電機機組的長期安全穩(wěn)定運行。

[1] 李基成.現代同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)設計及應用[M].2版.北京： 中國電力出版社，2009.

[2] 高春如.大型發(fā)電機組繼電保護整定計算與運行技術[M].2版.北京： 中國電力出版社，2010.

[3] 高亮.發(fā)電機組微機繼電保護及自動裝置[M].2版.北京： 中國電力出版社，2015.

[4] 張馳.淺談金窩水電站ABB UNITROL5000勵磁系統(tǒng)現場試驗方法與步驟[J].紅水河，2014，33(4)： 36-40.

[5] 竺士章.發(fā)電機勵磁系統(tǒng)試驗[M].北京： 中國電力出版社，2005.

[6] 王稚惠.勵磁系統(tǒng)數字均流的實現[J].上海電氣技術，2013，6(4)： 59-62.

[7] 蔡邁.1000MW發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)的設計[J].上海電氣技術，2009，2(3)： 27-30.

[8] 楊大為.UNITROL 5000靜態(tài)自并勵系統(tǒng)參數現場優(yōu)化[J].電子測量與儀器學報，2008(S2)： 326-329.

[9] 肖健，趙偉.UNITROL5000自并勵系統(tǒng)在國產 600MW 機組中的應用[J].廣東電力，2005，18(5)： 38-40.

[10] 胡欣，黃文，方新亮.UNITROL5000勵磁系統(tǒng)原理及典型故障分析[J].能源研究與管理，2014(1)： 13-18.

(編輯： 丁罡)

The over-excitation fault of the excitation system caused by the slow melting of fuse element at the generator-side voltage transformer was analyzed. It was confirmed that the original program that was used to judge the disconnection in the voltage transformer was not perfect, and the excitation system was mistakenly magnetized until the generator started the overvoltage protection action while stepping out the unit. By improving the fault logic of the voltage transformer of the excitation system, the over-excitation of the excitation system caused by slow melt of the fuse element is eliminated and the operational reliability of the power plant is improved.

Generator；VoltageTransformer；FuseElement；Excitation；Fault

TM451

A

1674-540X(2017)04-061-03

2017年7月

孔祥帥(1984—)，男，本科，工程師，主要從事發(fā)電機勵磁系統(tǒng)設計與研究工作，E-mail: kxsjob@163.com