發(fā)電機(jī)跳閘的原因分析及防范措施

李通　王立成　李偉

[摘要]簡述發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性，跳閘原因分析，防范措施及解決方法。

[關(guān)鍵詞]自動(dòng)勵(lì)磁IGBT；原因；防范措施

1發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)簡述

發(fā)電機(jī)采用直流發(fā)電機(jī)供電的勵(lì)磁方式，勵(lì)磁機(jī)與發(fā)電機(jī)同軸，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵(lì)磁機(jī)獲取直流勵(lì)磁電流。直流勵(lì)磁機(jī)的接線方式為自勵(lì)式。直流勵(lì)磁機(jī)還配套使用了HWJT-08C型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、HGLX-02功率箱等以獲取更穩(wěn)定的勵(lì)磁電流。如圖1所示。

同步發(fā)電機(jī)是將機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)換成三相交流電功率的機(jī)電設(shè)備。原動(dòng)機(jī)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，只有在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)通人電流才能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從而在定子繞組產(chǎn)生電能。也就是說有對轉(zhuǎn)子繞組勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)才能進(jìn)行機(jī)械率與電功率轉(zhuǎn)換。

2發(fā)電機(jī)參數(shù)的運(yùn)行特性

當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，勵(lì)磁電流越大，轉(zhuǎn)子磁場越強(qiáng)，同樣轉(zhuǎn)速下定子線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢越高：在空載時(shí)，機(jī)端電壓取決于轉(zhuǎn)子磁場的大??；帶上負(fù)荷后，由于定子線圈中的負(fù)荷電流產(chǎn)生的磁場（電樞反應(yīng)磁場）和轉(zhuǎn)子磁場共同形成了合成磁場，這時(shí)機(jī)端電壓則取決于合成磁場的大?。河捎谪?fù)荷電流的大小和性質(zhì)的不同，電樞反應(yīng)磁場對轉(zhuǎn)子磁場有增強(qiáng)（進(jìn)相時(shí)）或削弱（遲相時(shí)）的作用，定子電流中產(chǎn)生這個(gè)增強(qiáng)或削弱作用磁場的電流就是無功電流：如果無功功率平衡，那么機(jī)端電壓維持不變，如果負(fù)荷變動(dòng)，電樞反應(yīng)磁場變化引起合成磁場的變化，機(jī)端電壓就會(huì)波動(dòng)，那么就需要調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來調(diào)整轉(zhuǎn)子磁場的大小使合成磁場保持不變，以維持機(jī)端電壓不變。

1）發(fā)電機(jī)在未并網(wǎng)時(shí)（或小網(wǎng)運(yùn)行），通過勵(lì)磁電流來調(diào)整機(jī)電壓，此時(shí)如果轉(zhuǎn)速發(fā)生變化也會(huì)影響電壓，但此時(shí)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器會(huì)把這個(gè)電壓調(diào)回給定的電壓。頻率的變化是根據(jù)輸入發(fā)電機(jī)的的機(jī)械能大小而定。

2）發(fā)電機(jī)在并人大網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，因?yàn)榘汛缶W(wǎng)看成是無限大的，此時(shí)，所有輸出功率的設(shè)備和消耗功率的設(shè)備（負(fù)載及中間環(huán)節(jié)）能量保持平衡，就是說電壓，頻率等參數(shù)保持穩(wěn)定不變。所以在正常運(yùn)行時(shí)單個(gè)發(fā)電機(jī)無法影響電網(wǎng)的電壓和頻率，而此時(shí)單個(gè)發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流就會(huì)改變發(fā)電機(jī)輸出的無功分量大小，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸入機(jī)械能的大小可以改變發(fā)電機(jī)輸出的有功分量的大小。輸出的視在功率的大小可以在發(fā)電機(jī)的定子電流大小看出。

3自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的方法

在改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流中，一般不直接在其轉(zhuǎn)子回路中進(jìn)行，因?yàn)樵摶芈分须娏骱艽螅槐阌谶M(jìn)行直接調(diào)節(jié)，通常采用的方法是改變勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的目的。常用的方法有改變勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁回路的電阻，改變勵(lì)磁機(jī)的附加勵(lì)磁電流，或改變可控硅的導(dǎo)通角等。這里主要講改變IGBT的開關(guān)特性的方法，它是根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓、電流或功率因數(shù)的變化，相應(yīng)地改變IGBT的開關(guān)特性，于是發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流便跟著改變。在事故情況下能有效地抑制發(fā)電機(jī)的過電壓和實(shí)現(xiàn)快速滅磁。自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置通常由測量單元、同步單元、放大單元、調(diào)差單元、穩(wěn)定單元、限制單元及一些輔助單元構(gòu)成。被測量信號（如電壓、電流等），經(jīng)測量單元變換后與給定值相比較，然后將比較結(jié)果（偏差）經(jīng)前置放大單元和功率放大單元放大，并用于控制IGBT，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的目的。

4發(fā)電機(jī)跳閘原因分析

1）2011年10月18日17：33分電氣人員接到值長通知，4#機(jī)提負(fù)荷，準(zhǔn)備投自動(dòng)勵(lì)磁，當(dāng)時(shí)負(fù)荷為5MW左右，功率因數(shù)為0.90，操作人員到達(dá)4#機(jī)操作屏?xí)r，觀察4#機(jī)負(fù)荷為6MW左右，功率因數(shù)為0.94，操作人員正準(zhǔn)備開柜門調(diào)節(jié)RC時(shí)，4#機(jī)跳閘，發(fā)出過電壓保護(hù)信號，過電壓值為117V，而整定值為115V。隨后開機(jī)并網(wǎng)均正常。

2）2011年12月5日19：114#機(jī)并網(wǎng)。負(fù)荷帶至1000KW左右，無功帶900KVA左右時(shí)，19：17 4#機(jī)負(fù)荷突然從1000KW升至3300KW，功率因數(shù)進(jìn)相，操作人員立即調(diào)節(jié)磁場變阻器RC提升無功功率，4#機(jī)突然跳閘，保護(hù)裝置發(fā)“過電壓”信號。過電壓值為118V。再次開機(jī)正常。

以上兩次跳機(jī)事件，具有共同的特點(diǎn)，都是在投入自動(dòng)勵(lì)磁前，就是發(fā)電機(jī)無功功率跟蹤有功功率不及時(shí)，而造成功率因數(shù)進(jìn)相，發(fā)電機(jī)從網(wǎng)上吸收無功，此時(shí)造成發(fā)電機(jī)端電壓過高而跳閘。這兩次都是在自動(dòng)勵(lì)磁投入之前發(fā)生，進(jìn)一步說明這兩次與自動(dòng)勵(lì)磁系統(tǒng)f即HWJT-08C型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器及相配套的HGLX-02功率箱系統(tǒng)）無關(guān)。僅與磁場變阻器RC或其它外部因素有關(guān)：（1）磁場變阻器RC內(nèi)部電阻接觸不良、線性度不好、接線松動(dòng)等原因也會(huì)造成跳閘因素。但經(jīng)后來檢查測量未發(fā)現(xiàn)異常。（2）磁場電阻器力量適中。但每個(gè)人的手感力度不一樣，把握調(diào)節(jié)的尺度也不一樣，力量不一，也是造成第二次跳閘的主要因素。（3）汽機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)不均勻，忽大忽小，造成發(fā)電機(jī)有功功率負(fù)荷波動(dòng)較大，無功功率跟蹤不上有功功率，造成發(fā)電機(jī)出口電壓影響較大，是第一次跳閘的主要原因。（4）發(fā)電機(jī)的出口保護(hù)定值偏低，4#發(fā)電機(jī)過電壓定值為1.15倍，而其它機(jī)組的發(fā)電機(jī)過電壓定值為1.3倍，也是機(jī)組常發(fā)過電壓保護(hù)跳閘的重要原因。

5預(yù)防措施及解決辦法

為了吸取教訓(xùn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，盡量減少避免此類事故的發(fā)生，應(yīng)采取相應(yīng)的預(yù)防措施和解決方法。

1）根據(jù)設(shè)備的技術(shù)要求，重點(diǎn)抓好職工的技術(shù)培訓(xùn)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行技術(shù)講課、技術(shù)練兵、現(xiàn)場演示、反事故預(yù)想等。在職工技術(shù)培訓(xùn)上下功夫，以盡快提高運(yùn)行人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)及事故處理的應(yīng)變能力。

2）在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，投自動(dòng)勵(lì)磁前盡量多帶無功功率，保持功率因數(shù)在0.6左右，不能保持功率因數(shù)偏高，防止汽機(jī)進(jìn)汽量不均而造成發(fā)電機(jī)進(jìn)相。

3）對設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行容量及設(shè)備額定容量進(jìn)行核實(shí)，使設(shè)備在運(yùn)行中有足夠的裕度。

4）對汽輪機(jī)調(diào)速汽門及相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行檢查維修，保證汽輪機(jī)進(jìn)汽量均衡穩(wěn)定。

5）對勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電子元延長電子器件的壽命。

6）運(yùn)行人員操作要規(guī)范，嚴(yán)格按操作規(guī)程要求進(jìn)行操作，避免誤操作及操作不嚴(yán)格情況發(fā)生。

6結(jié)束語

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)是保證機(jī)組穩(wěn)定的主要系統(tǒng)之一。為了更好的保證安全生產(chǎn)，總結(jié)事故教訓(xùn)，提高運(yùn)行和檢修人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，增強(qiáng)事故處理的快速性和準(zhǔn)確性是我們公司下一步培訓(xùn)工作的首要任務(wù)。這不僅僅是發(fā)生事故后的組織分析和找出對策，而最重要的則是防患于未然，進(jìn)行積極地超前意識預(yù)防，才能最大限度的避免和減少相似跳閘事故的發(fā)生。

[責(zé)任編輯：王偉平]