發(fā)電機勵磁系統典型事故分析

1. 保護裝置誤報“轉子回路一點(diǎn)接地”故障處理

(1)故障現象：

勵磁調節器起勵，發(fā)電機機端電壓逐步建立，經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)渡過(guò)程后趨于穩定值，然而此時(shí)保護裝置報“轉子回路一點(diǎn)接地”故障，發(fā)電機運行正常。

利用轉子電壓表通過(guò)測量發(fā)電機轉子正、負極對地電壓，兩極對地電壓均不為零，說(shuō)明發(fā)電機轉子沒(méi)有發(fā)生一點(diǎn)接地故障。按保護裝置的復歸按鈕，“轉子回路一點(diǎn)接地”故障信號消失。

(2)故障分析：

分析保護裝置中“轉子回路一點(diǎn)接地”動(dòng)作原理知道，保護裝置根據轉子電壓判斷轉子接地故障。當勵磁調節裝置剛起勵時(shí)，發(fā)出初勵電源投入命令，轉子電壓升高，發(fā)電機電壓上升，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延遲后，勵磁調節裝置自動(dòng)退出初勵電源，由于勵磁調節器機端電壓初始參考值低于初勵電源產(chǎn)生的機端電壓，所以當初勵電源退出后，轉子電壓會(huì )突然下降很多，進(jìn)而轉子電壓反饋給保護，則保護裝置認為是轉子回路發(fā)生了短路致使轉子電壓突然下降了，所以保護報信號。將勵磁調節器逆變滅磁后重新做試驗，在勵磁調節器起勵前，手工增加勵磁調節器電壓參考值，保證大于初勵電源產(chǎn)生的發(fā)電機端電壓，重新起勵升壓后，發(fā)電機運行正常，保護裝置沒(méi)有發(fā)“轉子回路一點(diǎn)接地”故障報警。

(3)故障處理：

本次事故說(shuō)明保護裝置的“轉子回路一點(diǎn)接地”功能不夠完善，其動(dòng)作機理不夠科學(xué)，容易誤動(dòng)，建議完善“轉子回路一點(diǎn)接地”功能，或者更換為更為可靠的“轉子回路一點(diǎn)接地”保護裝置。

在“轉子回路一點(diǎn)接地”保護功能未完善前，調整勵磁調節裝置起勵初始參考值，要求電壓初始參考值大于初勵電源產(chǎn)生的發(fā)電機端電壓。

2. 正常調節有功功率引起機組解列的事故處理

(1) 事故現象：

某電廠(chǎng)發(fā)電機組正常運行中，根據中調要求進(jìn)行升負荷操作，在增加有功功率過(guò)程中，發(fā)電機輸出無(wú)功功率由50MVar突然降低至-80Mvar，勵磁調節裝置發(fā)出低勵限制信號，發(fā)變組保護裝置報失磁保護動(dòng)作，發(fā)電機解列，滅磁開(kāi)關(guān)跳閘。

(2)事故分析：

事故發(fā)生后，檢查所有的保護及異常信號，發(fā)變組保護裝置除了失磁保護動(dòng)作外沒(méi)有其它任何事故報警，故障錄波顯示事故障發(fā)生時(shí)，發(fā)電機機端電壓下降，無(wú)功功率進(jìn)相至80Mvar，失磁保護正確動(dòng)作;

勵磁調節裝置除了發(fā)出低勵限制信號沒(méi)有其它事故報警信號，從勵磁調節裝置錄波分析顯示，勵磁調節裝置中電力系統穩定器輸出突降至下限幅值(5%額定機端電壓)，發(fā)電機無(wú)功急劇下降，進(jìn)相運行后，勵磁調節裝置低勵限制啟動(dòng)，但未來(lái)得及調節，發(fā)電機進(jìn)相深度已滿(mǎn)足失磁保護動(dòng)作條件。

根據當時(shí)只有有功功率增加操作，發(fā)電機勵磁調節器采用PSS-1A型電力系統穩定器，因此分析認為事故的發(fā)生是因為PSS反調引起的。對于PSS-1A型電力系統穩定器來(lái)說(shuō)，PSS本身無(wú)法判斷發(fā)電機有功功率的增加是系統低頻振蕩引起的還是由原動(dòng)機調節引起的，當原動(dòng)機增大有功功率輸出，PSS輸出會(huì )降低發(fā)電機勵磁電流，進(jìn)而降低發(fā)電機無(wú)功功率，這就是PSS-1A型的“反調”現象。PSS-1A根據有功功率的變化調節發(fā)電機勵磁電流，當發(fā)電機有功功率向上變化時(shí)，其“反調”幅度與有功功率變化幅度成正比，由于本次增加發(fā)電機有功功率幅度較大，速度較快，PSS的“反調”直接導致勵磁電流的突然降低造成深度進(jìn)相，導致發(fā)電機失磁保護動(dòng)作解列。

(3)事故處理：

PSS-1A的“反調”現象對電廠(chǎng)和系統都是不利的，對于PSS-1A型電力系統穩定器可以在調節有功功率時(shí)增加閉鎖PSS輸出的功能，但目前電力系統不推薦這種方法;要消除這種“反調”現象最有效的方法就是采用PSS-2A或PSS-2B模型，目前國內外多家勵磁調節器已具有該類(lèi)模型電力系統穩定器，并在工程中得到大量使用。

對勵磁調節器的低勵限制功能進(jìn)行完善，事故過(guò)程勵磁調節器最先發(fā)出低勵磁限制信號，但由于低勵限制功能作用太慢，沒(méi)有限制發(fā)電機無(wú)功功率降低才導致發(fā)電機失磁保護動(dòng)作，目前業(yè)界中低勵限制調節方法有兩種：一種采用在低勵限制時(shí)增加電壓參考值的方法限制無(wú)功功率下降，這種方法調節過(guò)程較平穩，但調節速度較慢;另一種在低勵限制動(dòng)作時(shí)直接切換為無(wú)功功率閉環(huán)調節，根據無(wú)功功率下降的幅度及速度進(jìn)行調節，這種方法調節速度快，有助于發(fā)電機無(wú)功功率快速恢復至正常運行范圍。

3. 無(wú)功調差參數設置不一致切換導致發(fā)電機誤強勵事故分析

(1) 事故現象：

某電廠(chǎng)200MW機組處于發(fā)電狀態(tài)，有功200MW，無(wú)功+100Mvar。勵磁調節器正常工作中，A通道為主通道，B通道為從通道，處于備用狀態(tài)，勵磁調試人員觀(guān)察勵磁電流，進(jìn)行通道切換試驗，通道切換命令(A通道至B通道)發(fā)出后，勵磁電流突然增大，勵磁變壓器保護動(dòng)作，作用于發(fā)電機解列跳閘。

(2) 事故分析：

事故發(fā)生后，檢查B通道和勵磁變壓器保護裝置，結果表明B通道和勵磁變壓器保護裝置均工作正常，重新開(kāi)機，B通道也能正常帶負荷運行。但發(fā)現當發(fā)電機空載時(shí)，進(jìn)行A通道和B通道切換，發(fā)電機定子電壓無(wú)擾動(dòng);當發(fā)電機負載時(shí)，進(jìn)行A通道和B通道切換，發(fā)電機定子電壓有明顯的偏移，遂將事故原因分析重點(diǎn)放在A(yíng)通道和B通道參數差異上，比較發(fā)現：A通道無(wú)功調差系數為0，B通道無(wú)功調差系數誤設置為-15%。

無(wú)功調差系數的定義為發(fā)電機無(wú)功功率為額定容量時(shí)，疊加在電壓測量值的發(fā)電機定子電壓的百分數。無(wú)功功率調差系數為-15%的含義為當發(fā)電機無(wú)功功率為額定容量時(shí)，發(fā)電機定子電壓測量等效降低-15%，即相當于增加勵磁電流直至發(fā)電機定子電壓增加15%，事故發(fā)生時(shí)，無(wú)功功率(100MVar)近似為額定容量(235MVA)的42.5%，由于A(yíng)通道無(wú)功功率調差系數為0，B通道無(wú)功功率調差系數為-15%，當勵磁從A通道運行切換至B通道運行時(shí)，相當于發(fā)電機電壓要增加6.37%，勵磁電流急劇增加，超過(guò)勵磁變壓器保護啟動(dòng)值，延時(shí)后動(dòng)作跳閘，發(fā)電機解列滅磁。

(3) 事故處理：

重新設置無(wú)功功率調差系數，A通道和B通道定值相同，發(fā)電機并網(wǎng)后重新做A通道和B通道切換試驗，試驗順利完成，發(fā)電機定子電壓、無(wú)功功率和勵磁電流無(wú)明顯變化。

檢查勵磁調節器勵磁電流過(guò)勵限制定值和勵磁變壓器保護裝置定值配合情況，保證出現誤強勵時(shí)，勵磁調節器勵磁電流過(guò)勵限制先動(dòng)作降低勵磁電流，不能出現勵磁變壓器保護先動(dòng)作于發(fā)電機解列。

4. 近端負荷設置負調差引起發(fā)電機無(wú)功波動(dòng)故障分析

(1) 故障現象：

某大型國企自備電廠(chǎng)60MW機組，原勵磁系統為老式模擬式勵磁調節器，利用檢修期間更換為微機型勵磁調節器，勵磁調節器調試完成后，發(fā)電機進(jìn)行并網(wǎng)試驗，試驗期間發(fā)電機無(wú)功功率運行穩定，數天后，發(fā)電機重新開(kāi)機后，發(fā)電機機端電壓和無(wú)功功率出現長(cháng)期不平息的波動(dòng)現象。

(2)故障分析：

故障發(fā)生后，電廠(chǎng)和廠(chǎng)家技術(shù)人員對故障進(jìn)行技術(shù)分析，對試驗期間的錄波數據和故障時(shí)的錄波數據進(jìn)行對比分析，結果顯示前后的不同：試驗期間發(fā)電機的負荷主要輸出至高壓母線(xiàn)(35KV)，再經(jīng)由高壓母線(xiàn)(35KV)供給企業(yè)使用;而故障時(shí)發(fā)電機的負荷主要供給低壓母線(xiàn)(6.3KV)使用。重新對定值進(jìn)行核算，無(wú)功調差系數設置為-4%，由于發(fā)電機主接線(xiàn)采用單元接線(xiàn)，因此調試人員根據勵磁標準中無(wú)功功率調差設定的建議，選擇無(wú)功調差系數為-4%，但是忽略低壓母線(xiàn)負荷的作用，對于母線(xiàn)負荷而言，發(fā)電機定子與負荷之間阻抗為零，根據無(wú)功功率調差系數的物理意義，對于機端負荷較重的發(fā)電機組，其無(wú)功功率調差系數必須為正。

(3)故障處理：

將無(wú)功功率調差系數更改為4%后，發(fā)電機無(wú)功功率波動(dòng)很快平息后，運行穩定。