機(jī)組停機(jī)時勵磁無法停止的后果分析

陳小強(qiáng)

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江天臺317200）

機(jī)組停機(jī)時勵磁無法停止的后果分析

陳小強(qiáng)

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江天臺317200）

桐柏電站曾經(jīng)發(fā)生過機(jī)組停機(jī)時勵磁仍運行的情況，造成停機(jī)失敗。本文分別以發(fā)電停機(jī)流程和抽水停機(jī)流程為依據(jù)，分析停機(jī)過程中勵磁未停止會造成什么影響以及處置方法。

勵磁；發(fā)電；抽水；停機(jī)流程；空載

0 前言

華東桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺縣境內(nèi)，是一座日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，安裝4臺單機(jī)容量為300 MW的立軸混流可逆式單級水泵水輪機(jī)發(fā)電電動機(jī)組。電站總裝機(jī)容量1 200 MW，以二回500 kV出線接入華東電網(wǎng)，在電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰，填谷、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等任務(wù)。

與常規(guī)發(fā)電機(jī)組相比較，抽水蓄能電站發(fā)電電動機(jī)運行工況較多，有水輪機(jī)、發(fā)電、發(fā)電調(diào)相、抽水、抽水調(diào)相、線路充電等數(shù)種工況，各個工況開停機(jī)流程各不相同，勵磁投退順序以及邏輯也有差異。

1 勵磁的作用

在發(fā)電工況時，為使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動能能夠轉(zhuǎn)化為電能而送至系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)子上加一個勵磁電流。此電流在周圍空間產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該磁場在定子中能感應(yīng)出另一個交變磁場以阻止其在定子繞組中的變化，從而在定子繞組兩端形成電勢，輸出電能。

在水泵工況下，機(jī)組的定子中通有電流，該電流產(chǎn)生的磁場和轉(zhuǎn)子勵磁所產(chǎn)生的磁場相互作用，推動轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)抽水功能，吸收電網(wǎng)能量。

勵磁系統(tǒng)是指用靜止整流器(可控硅整流器或二極管整流器)將交流電源整流成直流電源，供給同步發(fā)電機(jī)可調(diào)勵磁電流的系統(tǒng)及裝置，通過調(diào)節(jié)勵磁電流可以調(diào)節(jié)機(jī)端電壓和無功功率。

在機(jī)組正常運行中，需要投入勵磁電流，當(dāng)機(jī)組停機(jī)時，勵磁調(diào)節(jié)器也進(jìn)入停機(jī)流程，控制可控硅進(jìn)行逆變滅磁，當(dāng)機(jī)組開關(guān)分閘后，分開勵磁開關(guān)，使機(jī)端不再輸出電壓。如果停機(jī)時，勵磁無法正常退出，停機(jī)流程就無法正常執(zhí)行。現(xiàn)分別對發(fā)電停機(jī)流程和抽水停機(jī)流程進(jìn)行分析，探討勵磁無法退出會造成什么樣的后果。

2 發(fā)電停機(jī)過程中勵磁未退出

首先分析發(fā)電停機(jī)過程中勵磁未退出會造成什么后果，查看發(fā)電停機(jī)流程邏輯圖1、圖2可知，發(fā)電停機(jī)流程進(jìn)入步序26-1后，逐漸減小有功和勵磁至空載，當(dāng)收到勵磁空載或者無功空載信號，并且收到有功空載或?qū)~空載信號后，步序26-1完成，流程進(jìn)入步序26-2，輸出機(jī)組開關(guān)分閘令，收到機(jī)組開關(guān)分閘信號后停勵磁，機(jī)組開關(guān)分閘、勵磁停機(jī)、勵磁開關(guān)分閘全部滿足后步序26-2完成，此時，機(jī)組進(jìn)入水輪機(jī)工況（轉(zhuǎn)速100%，勵磁開關(guān)分閘，機(jī)組開關(guān)分閘），接著停機(jī)流程繼續(xù)往下走，進(jìn)入6S流程，詳見圖3水輪機(jī)停機(jī)流程預(yù)條件。

如果LCU在執(zhí)行流程26-2這個過程中，某種原因造成勵磁未退出，步序26-2就會超時，分析其后果：

由圖3的預(yù)條件可以看出，步序26-2超時（GBX_STP_26_2_OT）該條件已經(jīng)取消，所以26-2超時將不會走6S流程，必須滿足26-2流程完成（GBX_STP_26_2_OK），機(jī)組才能走6S流程。所以步序26-2超時后，機(jī)組將停留在原來的狀態(tài)而不會繼續(xù)走停機(jī)流程。

圖1.電停機(jī)26-1流程邏輯圖

圖2.電停機(jī)26-2流程邏輯圖

圖3.輪機(jī)停機(jī)流程6S預(yù)條件邏輯圖

分析此時機(jī)組狀態(tài)：我廠無功空載設(shè)定值為30 MVar，平時機(jī)組正常運行時，無功一般運行在30 MVar左右，并且很多時候是在30 MVar以下，所以即使勵磁故障，勵磁未空載，只要有功減少至空載值或?qū)~關(guān)至空載開度后步序26-1完成，步序26-2執(zhí)行，機(jī)組開關(guān)就分開了。若勵磁還在運行，則勵磁開關(guān)仍在合閘，機(jī)組應(yīng)該是空載運行，此狀態(tài)為穩(wěn)定狀態(tài)，可以長時間運行，不會對機(jī)組產(chǎn)生危害。

如果無功運行在30 MVar以上，勵磁未減，無功未空載，那么步序26-1就會超時，流程無法進(jìn)入步序26-2，所以機(jī)組開關(guān)不能分閘。但此時有功已經(jīng)減至空載值，機(jī)組將會運行在低負(fù)荷發(fā)電狀態(tài)，該工況下機(jī)組振動加劇，水輪機(jī)和尾水管汽蝕嚴(yán)重，長時間運行會對水輪發(fā)電機(jī)組造成巨大損害。

3 抽水停機(jī)過程中勵磁未退出

查看抽水停機(jī)5S流程，圖4～圖7，LCU抽水停機(jī)流程進(jìn)入步序5S-1后，發(fā)調(diào)速器停機(jī)和勵磁空載命令，收到導(dǎo)葉關(guān)閉或者有功空載并且有勵磁空載或者無功空載信號，步序5S-1完成。接著進(jìn)入步序5S-2，下分機(jī)組開關(guān)令，機(jī)組開關(guān)分開后，步序5S-2完成。然后進(jìn)入步序5S-3，下勵磁停止令，勵磁停止后，步序5S-3完成。如果勵磁無法停止，步序5S-3超時，此時步序5S-4條件不滿足，流程無法繼續(xù)執(zhí)行，最終結(jié)果就是球閥無法關(guān)閉，機(jī)組換相閘刀也不能分開。

圖4.水停機(jī)5S-1流程邏輯圖

圖5.水停機(jī)5S-2流程邏輯圖

圖6.水停機(jī)5S-3流程邏輯圖

圖7.水停機(jī)5S-4流程邏輯圖

分析此時機(jī)組狀態(tài)為：導(dǎo)葉關(guān)閉，機(jī)組開關(guān)分閘，球閥在開，換相刀在合，勵磁在運行，F(xiàn)CB、ECB都在合。

由于導(dǎo)葉已經(jīng)關(guān)閉，機(jī)組開關(guān)也已經(jīng)分閘，機(jī)組轉(zhuǎn)速會逐步下降，但此狀態(tài)不滿足電制動條件，電制動被閉鎖，機(jī)組轉(zhuǎn)速將會是緩慢下降。

桐柏電站機(jī)組轉(zhuǎn)子冷卻方式為：機(jī)組轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)子支架輻板成為離心式風(fēng)扇葉片，將冷風(fēng)壓入轉(zhuǎn)子鐵心通風(fēng)槽，冷卻轉(zhuǎn)子鐵心和磁極。所以，隨著轉(zhuǎn)速下降，機(jī)組轉(zhuǎn)子將會失去冷卻效果。

由于轉(zhuǎn)速下降了，勵磁電流卻沒有減小，轉(zhuǎn)子回路將會過激磁，磁路飽和，磁損加大，發(fā)熱加大，震動加劇。如果V/F限制未能及時動作，轉(zhuǎn)子溫度將會快速上升，現(xiàn)場值班人員若處理不及時，必然會產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

4 處置措施

桐柏電站曾發(fā)生過多起勵磁故障，造成了開停機(jī)的失敗。查找原因，發(fā)現(xiàn)勵磁系統(tǒng)易發(fā)內(nèi)部通訊故障，造成信號傳輸中斷，導(dǎo)致勵磁未能正常運行或退出，有時還會發(fā)出異常分合勵磁開關(guān)，勵磁變低壓開關(guān)指令。且偶發(fā)概率很高，無規(guī)律可循。多次更換勵磁通訊模塊、信號轉(zhuǎn)換、傳輸模塊，都未能完全杜絕勵磁通訊偶發(fā)故障的現(xiàn)象。于是，對勵磁系統(tǒng)進(jìn)行改造，將勵磁系統(tǒng)內(nèi)部通訊由網(wǎng)絡(luò)傳輸，改為硬布線傳輸，極大提高了信號傳輸?shù)目煽啃?。改造后，基本未發(fā)生由于勵磁通訊原因造成的開停機(jī)失敗。

作為現(xiàn)場值班人員，如果發(fā)現(xiàn)停機(jī)過程中勵磁未停止，可嘗試按模擬屏緊停按鈕停機(jī)，緊停按鈕動作會立即關(guān)閉導(dǎo)葉，分開機(jī)組開關(guān)和勵磁開關(guān)，使機(jī)組停機(jī)。若仍舊無法停勵磁，只能盡快去現(xiàn)場手動停勵磁，但停勵磁前必須先分機(jī)組開關(guān)。

[1]梅祖彥.抽水蓄能發(fā)電技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2]丁爾謀.發(fā)電廠勵磁調(diào)節(jié)[M].北京：中國電力出版社，1997.

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1672-5387（2017）09-0012-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.09.005

2017-06-19

陳小強(qiáng)(1982-)，男，工程師，從事蓄能電站運維檢修工作。