EX2100勵(lì)磁系統(tǒng)閃發(fā)報(bào)警的分析

樊強(qiáng)

摘 要：某廠勵(lì)磁系統(tǒng)自投運(yùn)以后，就時(shí)常發(fā)生閃發(fā)故障報(bào)警信號(hào)的情況，但由于該故障信號(hào)為綜合性故障信號(hào)，給原因排查帶來(lái)了很大困難，只能判斷出機(jī)組設(shè)備并沒(méi)有發(fā)生故障損壞等情況，但是無(wú)法得出最終結(jié)論，直至故障錄波器改造后，結(jié)合錄播圖分析得出了正確結(jié)論并采取了相應(yīng)措施，解決了這一問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：勵(lì)磁系統(tǒng)；故障報(bào)警；過(guò)激磁限制

中圖分類(lèi)號(hào)：TM331 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： the excitation system of a certain factory since it was put into operation， it often occurs in the flash alarm signal， but because of the fault signal for comprehensive fault signal， which brought great difficulties to find the reason， can only be judged without failure and equipment damage， but is unable to draw the final conclusion， until the fault recorder is after the transformation， combined with the analysis of the chart taped the correct conclusion and take the corresponding measures to solve this problem.

Keywords： excitation system； fault alarm； over excitation limit1 情況簡(jiǎn)介

自某廠7號(hào)、8號(hào)機(jī)組投運(yùn)以來(lái)，曾多次發(fā)生勵(lì)磁系統(tǒng)閃發(fā)報(bào)警的問(wèn)題，有時(shí)是7號(hào)、8號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)同時(shí)閃發(fā)報(bào)警，有時(shí)是某一臺(tái)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)單獨(dú)閃發(fā)報(bào)警，每次持續(xù)時(shí)間約為500ms。由于該報(bào)警信號(hào)為綜合故障信號(hào)，且勵(lì)磁調(diào)節(jié)器無(wú)報(bào)警記錄，給查找報(bào)警原因帶來(lái)了很大困難。后經(jīng)檢查勵(lì)磁系統(tǒng)采樣數(shù)據(jù)、參數(shù)設(shè)置、輸出波形等，均未發(fā)現(xiàn)異常。針對(duì)該情況聯(lián)系設(shè)備廠家技術(shù)人員，給出的結(jié)論是：勵(lì)磁系統(tǒng)閃發(fā)報(bào)警應(yīng)為電網(wǎng)系統(tǒng)電壓波動(dòng)引起，為正常動(dòng)作。但這一結(jié)論也并未給出勵(lì)磁系統(tǒng)報(bào)警的真正原因，問(wèn)題也沒(méi)有得到解決，為此電廠專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行了更加深入的分析和判斷。

2 原因分析

通過(guò)查閱勵(lì)磁調(diào)節(jié)器軟件邏輯圖，對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)各控制、限制等邏輯功能進(jìn)一步分析可知，共有3個(gè)信號(hào)可觸發(fā)該報(bào)警發(fā)出，分別是EXCTR_TRP（勵(lì)磁跳閘）、EXCTR_ALM（勵(lì)磁報(bào)警）、ACL_LIMIT（勵(lì)磁限制）。此外，報(bào)警輸出繼電器抖動(dòng)引起信號(hào)誤發(fā)也是觸發(fā)該報(bào)警發(fā)出另一個(gè)原因。

2.1 繼電器抖動(dòng)引起勵(lì)磁系統(tǒng)閃發(fā)報(bào)警的可能性分析

該故障信號(hào)是通過(guò)接口板上的繼電器動(dòng)作后輸出的，當(dāng)繼電器抖動(dòng)時(shí)確實(shí)會(huì)引起報(bào)警信號(hào)誤發(fā)，但是在勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)閃發(fā)報(bào)警問(wèn)題的初期，即更換了報(bào)警繼電器，但未能解決問(wèn)題，且兩臺(tái)機(jī)同時(shí)報(bào)警的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生，所以可以排除是因某一元器件故障引起的閃發(fā)報(bào)警。

2.2 EXCTR_TRP觸發(fā)勵(lì)磁系統(tǒng)閃發(fā)報(bào)警的可能性分析

EXCTR_TRP為勵(lì)磁系統(tǒng)跳閘信號(hào)，當(dāng)該信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)將停運(yùn)，同時(shí)向發(fā)變組保護(hù)柜發(fā)送跳閘指令使機(jī)組跳閘，顯然閃發(fā)報(bào)警信號(hào)并非由EXCTR_TRP引起。因?yàn)槊看螆?bào)警信號(hào)均是單獨(dú)產(chǎn)生，設(shè)備運(yùn)行正常，未發(fā)生過(guò)機(jī)組非停等事件。

2.3 EXCTR_ALM觸發(fā)勵(lì)磁系統(tǒng)閃發(fā)報(bào)警的可能性分析

EXCTR_ALM為勵(lì)磁系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)，該信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)仍能繼續(xù)運(yùn)行，但需要采取措施處理缺陷，但需要注意的是其報(bào)警代碼將記錄在故障列表中，這與勵(lì)磁系統(tǒng)每次閃發(fā)報(bào)警后不記錄的情況不相符，因此同樣可以排除是由該信號(hào)觸發(fā)的報(bào)警信號(hào)。

2.4 ACL_LIMIT觸發(fā)勵(lì)磁系統(tǒng)閃發(fā)報(bào)警的可能性分析

ACL_LIMIT為勵(lì)磁系統(tǒng)限制器動(dòng)作信號(hào)，當(dāng)?shù)蛣?lì)磁限制、過(guò)激磁限制和過(guò)勵(lì)磁限制中任一限制器動(dòng)作時(shí)，均可觸發(fā)ACL_LIMIT，而在限制器返回后，ACL_LIMIT也將返回且在故障列表中不保存故障代碼。據(jù)此可初步認(rèn)定勵(lì)磁系統(tǒng)閃發(fā)報(bào)警是由低勵(lì)磁限制、過(guò)激磁限制和過(guò)勵(lì)磁限制中的一個(gè)動(dòng)作之后所引起的。

低勵(lì)磁限制器功能塊是一種輔助控制，用于防止發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流降低到超過(guò)小信號(hào)（靜態(tài)）穩(wěn)定極限或定子鐵芯端部發(fā)熱極限的水平。UEL由定值給定部分和調(diào)節(jié)部分組成，兩個(gè)關(guān)鍵輸入是發(fā)電機(jī)的端電壓和有功功率，動(dòng)作曲線如圖1所示。通常勵(lì)磁系統(tǒng)中的低勵(lì)磁限制器應(yīng)與發(fā)變組保護(hù)中失磁保護(hù)配合，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，先于發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作，達(dá)到先限制，限制失效再跳閘的目的。由EX2100低勵(lì)限制動(dòng)作曲線可以看出，低勵(lì)磁限制動(dòng)作時(shí)，發(fā)電機(jī)處于進(jìn)相運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)電機(jī)無(wú)功一定是負(fù)值，即運(yùn)行于吸收無(wú)功的狀態(tài)。而7號(hào)、8號(hào)發(fā)電機(jī)一直運(yùn)行于發(fā)無(wú)功的狀態(tài)，即發(fā)電機(jī)無(wú)功為正值，因此可以判斷勵(lì)磁系統(tǒng)閃發(fā)報(bào)警不是由低勵(lì)磁限制器動(dòng)作引起的。由此，故障信號(hào)來(lái)源范圍得到進(jìn)一步縮小。

（2）過(guò)激磁限制用于防止發(fā)電機(jī)組鐵芯過(guò)磁通飽和，防止發(fā)電機(jī)變壓器組因遭受過(guò)激磁而造成設(shè)備損壞。其動(dòng)作值的計(jì)算公式一般為V/F=（U/Un）/（f/fn），其中U為發(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行電壓，Un為發(fā)電機(jī)額定電壓，f為發(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行頻率，fn為發(fā)電機(jī)額定頻率。由計(jì)算公式可知，過(guò)激磁限制的動(dòng)作值為一無(wú)量綱的標(biāo)幺值。在我廠7號(hào)、8號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)中，過(guò)激磁限制整定值為出廠設(shè)定值1.05。

該值的整定需要與發(fā)變組保護(hù)中的過(guò)激磁保護(hù)相配合，要先于發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作，達(dá)到先限制，限制失效再跳閘的目的。

（3）過(guò)勵(lì)磁限制器通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)與限制，以防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子因過(guò)熱而損壞。在我廠，過(guò)勵(lì)磁限制器啟動(dòng)值為4210.56A。

（4）此前，雖然排除了低勵(lì)磁限制動(dòng)作的可能性，但仍無(wú)法準(zhǔn)確判斷出究竟是過(guò)激磁限制器動(dòng)作還是過(guò)勵(lì)磁限制動(dòng)作，這是由于以下原因：①是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在報(bào)警后無(wú)任何故障代碼記錄；②DCS曲線記錄的模擬量數(shù)據(jù)，如發(fā)電機(jī)電壓、勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流等，只能精確到秒，而勵(lì)磁調(diào)節(jié)器工作時(shí)的數(shù)據(jù)采樣是以毫秒為單位的，因此DCS曲線不能準(zhǔn)確地反應(yīng)模擬量的瞬時(shí)變化情況，無(wú)法作為分析勵(lì)磁系統(tǒng)閃發(fā)報(bào)警的依據(jù)；③原有故障錄波器存在質(zhì)量問(wèn)題，在勵(lì)磁系統(tǒng)閃發(fā)報(bào)警時(shí)往往不能啟動(dòng)錄波。

2013年5月，完成了#8機(jī)組故障錄波器柜改造工作，錄波器功能較原有錄波器更為完善，且對(duì)開(kāi)關(guān)量變位和模擬量的突變反應(yīng)靈敏，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)需要。在勵(lì)磁系統(tǒng)閃發(fā)報(bào)警時(shí)，故障錄波器均能正常啟動(dòng)，記錄報(bào)警時(shí)的波形，為分析勵(lì)磁系統(tǒng)閃發(fā)報(bào)警問(wèn)題提供了條件。

通過(guò)查看最近幾次#8機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)閃發(fā)報(bào)警時(shí)故障錄波器記錄的波形，在閃發(fā)報(bào)警時(shí)勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流均有波動(dòng)，勵(lì)磁電壓向上波動(dòng)約90V，勵(lì)磁電流向上波動(dòng)約110A。針對(duì)這一個(gè)情況，和廠家技術(shù)人員取得了聯(lián)系，認(rèn)為是電網(wǎng)電壓波動(dòng)或者廠用電負(fù)荷波動(dòng)引起發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓波動(dòng)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器則通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流來(lái)維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的恒定，而在調(diào)節(jié)過(guò)程中，發(fā)電機(jī)電壓瞬時(shí)增大，達(dá)到了勵(lì)磁調(diào)節(jié)器內(nèi)的過(guò)激磁限制定值（整定值為1.05），使過(guò)激磁限制器動(dòng)作，從而引起勵(lì)磁系統(tǒng)閃發(fā)報(bào)警。由于勵(lì)磁電流最大值為3110A，未達(dá)到勵(lì)磁限制器定值4210.56A，可以排除過(guò)勵(lì)磁限制器動(dòng)作。

3 分析結(jié)論

經(jīng)過(guò)以上分析可判斷勵(lì)磁系統(tǒng)閃發(fā)報(bào)警是由過(guò)激磁限制器動(dòng)作引起的。另外，從#7、8機(jī)組時(shí)常同時(shí)閃發(fā)報(bào)警的情況來(lái)看，也可以排除勵(lì)磁系統(tǒng)元件故障或過(guò)激磁限制器誤動(dòng)作引起報(bào)警的可能性，因?yàn)榘褍膳_(tái)機(jī)組聯(lián)系在一起的就是電網(wǎng)，同時(shí)或單臺(tái)閃發(fā)報(bào)警的情況下，最有可能的原因就是電網(wǎng)電壓波動(dòng)等。在動(dòng)作定值達(dá)到臨界的工況下，限制器動(dòng)作特性差異會(huì)導(dǎo)致報(bào)警閃發(fā)的不確定性。

4 采取的措施

過(guò)激磁限制的定值需要考慮發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的電壓，并與發(fā)變組保護(hù)中的過(guò)激磁保護(hù)相配合，在機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中，勵(lì)磁系統(tǒng)針對(duì)過(guò)勵(lì)限制的調(diào)整功能應(yīng)先于發(fā)變組過(guò)激磁保護(hù)動(dòng)作。

7號(hào)、8號(hào)發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)其電壓值在20.5kV～20.6kV之間，在發(fā)變組保護(hù)中，過(guò)激磁保護(hù)分定時(shí)限和反時(shí)限兩部分，其中定時(shí)限為V/F=1.1時(shí)，延時(shí)1s發(fā)信號(hào)，V/F=1.25時(shí)，延時(shí)1s動(dòng)作于全停，反時(shí)限段為V/F=1.05時(shí)，延時(shí)20000s動(dòng)作于全停，V/F=1.35時(shí)，延時(shí)0s動(dòng)作于全停。經(jīng)過(guò)與廠方技術(shù)人員討論，需將勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中的過(guò)激磁限制定值進(jìn)行修改，修改后的定值，既要相對(duì)于發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行電壓保留了足夠的調(diào)整裕度，又能夠滿足與發(fā)變組保護(hù)的配合關(guān)系。

通過(guò)調(diào)研，某電廠過(guò)激磁限制定值為1.09，該廠發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)其電壓值在19.8kV～20.4kV；我廠一期機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的過(guò)激磁限制定值為1.1，發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)其電壓值在20.4kV左右。同時(shí)根據(jù)江蘇省調(diào)文件要求，過(guò)激磁限制定值一般不低于1.07，我廠7號(hào)、8號(hào)的過(guò)激磁限制定值為1.05，集合調(diào)研情況和相關(guān)文件要求，經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)討論，建議將其修改為1.08。

據(jù)以上分析結(jié)論，利用機(jī)組停運(yùn)機(jī)會(huì)，修改勵(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)激磁限制定值為1.08，在滿足勵(lì)磁調(diào)節(jié)功能的前提下，由于限值的提高解決了勵(lì)磁系統(tǒng)經(jīng)常性的閃發(fā)報(bào)警問(wèn)題。

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