電磁干擾造成勵磁系統保護誤動(dòng)的分析與處理

引言

在整個(gè)電力系統中，發(fā)電機是電網(wǎng)的心臟，勵磁系統則是發(fā)電機的心臟，都是起著(zhù)輸送血液的作用，因此勵磁系統的穩定運行對機組有著(zhù)極其重要的作用，我廠(chǎng)為此引進(jìn)了ABB公司的ABB UNITROL 6800型勵磁設備。UNITROL 6800秉承傳統優(yōu)勢，在功能性，可靠性，連通性和穩定性都是很高的，但是由于安裝問(wèn)題以及相關(guān)部件存在的問(wèn)題導致的機組跳閘也是時(shí)有發(fā)生的。

一、故障前現象及檢測

1.事前狀態(tài)

事故發(fā)生前我廠(chǎng)的#1機組(300MW)運行，其有功功率為235MW，無(wú)功功率為83.9MVar，機組勵磁電壓204.3V，勵磁電流為1804.8A，發(fā)電機機端電壓分別為20.087kV、20.121kV、20.168kV;機組按照省調命令投入AGC。

2.事件經(jīng)過(guò)

2013年3月23日，#1機1101斷路器突然跳閘，機組全停，6kV快切動(dòng)作，電源切換至備變。DCS光子牌“勵磁系統故障”、“轉子過(guò)電壓”,發(fā)變組保護的A、B柜“勵磁系統故障”、C柜“主變聯(lián)跳”動(dòng)作啟動(dòng)。#1機組運行立即排人員就地檢查勵磁調節器柜，其液晶面板“轉子過(guò)電壓”報警信號發(fā)出。

3.事故檢測排查

繼電保護人員接到通知后立即派人到現場(chǎng)檢查勵磁柜內元件，結果未見(jiàn)異常，隨后查看機組的故障錄波器(TR-2000型)，發(fā)現發(fā)電機B相電流突變量啟動(dòng)，機組機端電壓降低，B相電壓最低降到16.78kV, B相定子電流最大到9251A。值長(cháng)電話(huà)詢(xún)問(wèn)省調，從供電局處得知供電線(xiàn)路系統有故障，另一電廠(chǎng)的高備變內部發(fā)生短路故障，造成其所在母線(xiàn)及出線(xiàn)全部跳閘。繼電保護人員在得知事情原因后，立即測量滅磁電阻的直流阻值，結果正常，檢查勵磁裝置進(jìn)線(xiàn)柜內交流保險(F13)無(wú)問(wèn)題。調出UNITROL 6800勵磁裝置故障錄波曲線(xiàn)，根據錄波曲線(xiàn)分析此次事故的原因為：系統電壓降低導致機端電壓下降，勵磁裝置強勵動(dòng)作，在強勵過(guò)程中轉子過(guò)壓保護動(dòng)作造成停機。

二、原因分析

1.勵磁系統本身的情況

#1發(fā)變組勵磁系統用的是ABB公司的UNITROL 6800型，它采用IEEE64位浮點(diǎn)運算控制器，采用了當今最先進(jìn)的印刷電路板制作技術(shù)和最新型的電晶體元件，具有維護方便的特點(diǎn)。數字式自動(dòng)電壓調節器(AVR)模塊為PEC800型多功能功率控制器，它不僅控制功率整流器的電壓輸出，而且包含有限制器、監視功能及供貨范圍內的其它控制電子。受控的可控硅整流器直流輸出通過(guò)滅磁設備接入發(fā)電機磁場(chǎng)(轉子)。安裝時(shí)共有六面柜子，1個(gè)勵磁調節器柜，1個(gè)滅磁柜，3個(gè)整流柜，1個(gè)交流進(jìn)線(xiàn)柜，并配備有結構完善的標準軟件，包含AVR/SES安全運行所需的全部調節、保護、和監視。安裝完畢后由省電院全程負責調試，并且其靜態(tài)調試實(shí)驗，和動(dòng)態(tài)調試實(shí)驗都合格。

2.從動(dòng)作原理分析

一開(kāi)始并沒(méi)想到是勵磁設備自身故障，后聯(lián)系ABB廠(chǎng)家共同分析，判斷為轉子過(guò)電壓保護誤動(dòng)。根據其轉子過(guò)電壓保護動(dòng)作原理及動(dòng)作原因分析得到如下結果：

(1)首先，由于發(fā)電機機端電壓降低至某個(gè)值時(shí)，也就是發(fā)電機電壓明顯低于給定電壓時(shí)，勵磁系統強勵動(dòng)作，使勵磁電流增至最大值，從而使勵磁機端電壓升到頂值，當發(fā)電機恢復至低電壓繼電器返回值時(shí)，勵磁整套裝置返回，勵磁電壓恢復正常。據此判斷，發(fā)電機轉子過(guò)電壓不應該誤動(dòng)。懷疑有外部或者原件損壞對結果造成了影響，后檢查勵磁設備外觀(guān)及內部相關(guān)原件，如霍爾變送器，二次接線(xiàn)等無(wú)發(fā)現明顯的損壞。

(2)沒(méi)發(fā)現明顯問(wèn)題后，嘗試起機，啟動(dòng)過(guò)程中監視勵磁系統各個(gè)參數，發(fā)現當#1機負荷在260MW時(shí)，勵磁電流 1875A，Crowbar回路經(jīng)過(guò)霍爾變送器的輸出值P10929為-163A，另測量#2機負荷235MW時(shí)，P10929的測量值為-114A。從廠(chǎng)家處得知此值的理論值為0A。當發(fā)電機滿(mǎn)負荷運行時(shí)，P10929的輸出值達到了197A，根據ABB勵磁設備的轉子過(guò)電壓保護原理：當調節器檢測到 P10929霍爾元件的輸出值大于導通電流P925的設定值200A，持續20ms以上，則轉子過(guò)電壓保護動(dòng)作。由此判斷，在滿(mǎn)負荷狀況下，勵磁電流稍微增大便使P10929的輸出值即將達到了保護動(dòng)作值，又因為由于該電流檢測利用霍爾元件實(shí)現，輸出電壓為mV級，在受到一定電磁干擾時(shí)，元件輸出會(huì )有較大波動(dòng)，致使強勵動(dòng)作時(shí)，P10929輸出值大于設定值，誘發(fā)轉子過(guò)壓保護動(dòng)作。

三、問(wèn)題處理

再次檢查現場(chǎng)設備狀況及勵磁小室周?chē)牟贾们闆r，在勵磁系統功率柜旁邊有發(fā)電機出現PT柜，其它沒(méi)發(fā)現明顯的電磁干擾源。嘗試更快霍爾變送器，更換后發(fā)現問(wèn)題依舊存在;再次觀(guān)察勵磁柜內設備，懷疑母排的布置不對稱(chēng)，(如圖1)，其中一根母排有拐角和另一個(gè)母排沒(méi)有平行，這樣在電流很大時(shí)有可能造成不對稱(chēng)磁場(chǎng)而影響霍爾元件，導致變送器計算有誤差。但是現場(chǎng)的母線(xiàn)和PT出線(xiàn)柜的布置都無(wú)法變動(dòng)，故只能調整Crowbar回路的電流定值。

根據前面的測量結果觀(guān)察判斷后，發(fā)電機的額定勵磁電流2655A，強勵動(dòng)作時(shí)為額定勵磁電流的2倍，故Crowbar回路的電流為2665/1875*2*163=463.3A，考慮一定的裕度，則導通電流P935的定值可以設定為463.3*1.25=579A，取個(gè)整值為600A。