機(jī)組起勵不成功案例分析

劉懷

(華能景洪水電廠,云南景洪 666100)

機(jī)組起勵不成功案例分析

劉懷

(華能景洪水電廠,云南景洪 666100)

景洪水電廠總裝機(jī)容量5?350MW,共計5臺機(jī)組,發(fā)電機(jī)出口電壓18kV,勵磁系統(tǒng)使用美國GE公司生產(chǎn)的EX2100系統(tǒng),發(fā)電機(jī)勵磁方式為自并勵。本文對機(jī)組運(yùn)行中起勵不成功案例進(jìn)行分析,希望有所脾益。

機(jī)組運(yùn)行 起勵不成功

1 勵磁系統(tǒng)起勵原理

起勵方式有兩種：機(jī)組自用電經(jīng)過起勵變后提供初勵電源的交流起勵和機(jī)組直流系統(tǒng)提供初勵電源的直流起勵。直流起勵電源取自220V機(jī)組直流系統(tǒng)饋電屏;交流起勵電源取自400V機(jī)組自用電配電盤,經(jīng)起勵變壓器降壓,再經(jīng)二極管整流后輸出至轉(zhuǎn)子繞組。

圖1為勵磁系統(tǒng)起勵回路：交流/直流起勵電源經(jīng)交直流起勵選擇刀閘(出線柜內(nèi)),通過起勵接觸器53A、二極管整流橋整流、起勵接觸器53B,接入勵磁系統(tǒng)直流母排,再與轉(zhuǎn)子構(gòu)成起勵回路。

勵磁系統(tǒng)起勵邏輯如下：機(jī)組空轉(zhuǎn)運(yùn)行正常后,調(diào)節(jié)器接到起勵命令,依次合上起勵接觸器53B、53A,交流起勵電源經(jīng)二極管整流橋整流、濾波后變成直流電流,加到轉(zhuǎn)子繞組,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,發(fā)電機(jī)定子內(nèi)建立電壓,當(dāng)機(jī)端電壓在20s達(dá)到10%Ug且維持0．75s以上(Ug為機(jī)端電壓,額定值18kV)時,勵磁系統(tǒng)判定起勵成功,依次斷開起勵接觸器53A、53B,起勵流程退出,進(jìn)入自并勵發(fā)電狀態(tài)。如果20s延時后,發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓未達(dá)到10%Ug,勵磁系統(tǒng)則判定起勵失敗,流程退出。

2 故障情況

2011年7月2日16：20,5號機(jī)組開機(jī)過程中起勵不成功,現(xiàn)地檢查勵磁系統(tǒng)面板報“Fire PLL Syncd error”故障信號,其含義為“同步鎖相觸發(fā)命令故障”,即在起勵流程進(jìn)行到第七步,同步鎖相觸發(fā)命令“FirePLLSyncd”在延時時間20s內(nèi)未能動作,起勵流程退出,起勵失敗。

2011年7月10日和7月13日,3號機(jī)組開機(jī)過程中勵磁系統(tǒng)報“Prob Start Sync”故障信號,其含義為“同步鎖相觸發(fā)命令丟失”,即在起勵流程進(jìn)行到第八步,同步鎖相觸發(fā)命令Fire PLL Syncd開出但沒有維持夠0．5s,勵磁調(diào)節(jié)器由主套切換到從套運(yùn)行,同時閉鎖主從切換功能。雖然機(jī)組起勵成功,但相當(dāng)于勵磁調(diào)節(jié)器控制器單套運(yùn)行,需現(xiàn)地復(fù)歸主從切換閉鎖。

3 故障原因及分析

以上幾起事件的發(fā)生,均與同步鎖相觸發(fā)命令“Fire PLL Syncd”相關(guān)。起勵過程中同步鎖相觸發(fā)命令的觸發(fā)邏輯為：機(jī)端電壓大于10%Ug,同步鎖相觸發(fā)命令才能動作,并且該命令要至少維持0．75s。通過對起勵過程中極端電壓的錄波得出起勵過程中機(jī)端電壓接近10%Ug,但是始終沒有越過該值,因此勵磁系統(tǒng)判定起勵失敗。

圖1 景洪水電廠勵磁系統(tǒng)起勵回路圖

表1:發(fā)電機(jī)定子改造主要改變參數(shù)

實際運(yùn)行中,機(jī)組勵磁系統(tǒng)起勵過程易受發(fā)電機(jī)定子改造、轉(zhuǎn)子充放電過程、交流起勵電源質(zhì)量以及勵磁系統(tǒng)PT電壓信號采樣精度、程序邏輯設(shè)定等因素的影響,造成在程序設(shè)定的20s內(nèi)未能讓機(jī)端電壓建壓至程序所需的10%Ug,導(dǎo)致起勵失敗。經(jīng)過討論分析,景洪電廠起勵失敗原因分析如下：

(1)可能是由于程序中設(shè)定的交流起勵至自并勵切換電壓值為10%Ug偏高,在起勵過程中20s內(nèi)機(jī)端電壓值未達(dá)到10%Ug,造成起勵失敗;咨詢廠家后,調(diào)低切換電壓值到7%-9%Ug之間,7月2日5號機(jī)組起勵失敗后曾采用此處理方式。盡管短時運(yùn)行證明此時勵磁系統(tǒng)交流起勵切換至自并勵后的機(jī)端電壓能夠完成后續(xù)勵磁建壓任務(wù),但可靠性還需進(jìn)一步試驗證明,且更改原廠內(nèi)部邏輯參數(shù)設(shè)定,不宜采用。

(2)因為3號、5號發(fā)電機(jī)定子改造后發(fā)電機(jī)特性發(fā)生改變,從而導(dǎo)致在起勵電壓不變的情況下,無法建立穩(wěn)定的磁場。3號、5號發(fā)電機(jī)定子改造后,參數(shù)如表1。

由于3號、5號發(fā)電機(jī)特性發(fā)生了改變,可能會影響勵磁系統(tǒng)起勵過程中磁場建立。現(xiàn)有的交流起勵變壓器很可能只為經(jīng)過定子改造后的發(fā)電機(jī)提供一個臨界的起勵電壓,若遇到環(huán)境溫度、濕度、回路電阻及回路絕緣等因素微小改變時,便沒有余量建立足夠穩(wěn)定的磁場,無法在勵磁系統(tǒng)設(shè)定的20s之內(nèi)完成機(jī)端10%Ug建壓,造成起勵失敗。

(3)若發(fā)生滑環(huán)與碳刷接觸電阻過大或是轉(zhuǎn)子繞組存在局部匝間短路或開路故障,可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子回路電阻改變,影響起勵電流的大小。在3、5號機(jī)組大修結(jié)束后,各項試驗合格。在日常巡檢中對3、5號機(jī)組碳刷、碳粉回收裝置等進(jìn)行檢查,也未發(fā)現(xiàn)異常。機(jī)組檢修期間,對滑環(huán)室碳刷及相關(guān)回路進(jìn)行清潔,對整個勵磁回路進(jìn)行仔細(xì)檢查,對轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行相關(guān)試驗,保證各項參數(shù)指標(biāo)均正常。

綜上分析,定子改造后發(fā)電機(jī)的特性變化是近期我廠勵磁起勵不成功和異常的主要原因。

4 故障處理及效果

結(jié)合小灣電廠勵磁系統(tǒng)提高起勵電壓后明顯縮短起勵時間的成功實例,從提高起勵電壓著手,對已完成發(fā)電機(jī)定子改造的3號、5號機(jī)組進(jìn)行起勵變壓器改造,原起勵變壓器變比為380/27,更換后,將新起勵變壓器的變比抬高至380/29/31/33(比原有低壓側(cè)電壓提升7．4%/14．8%/22．2%);原起勵變?nèi)萘繛?．88kVA,經(jīng)過對實際起勵過程中起勵電流進(jìn)行測算,得出起勵過程中起勵變一、二次側(cè)電流值依次為8．5A和112A,經(jīng)過計算,將新購置起勵變壓器額定容量提升至5kVA。

將原有起勵變壓器更換為低壓側(cè)電壓較高、容量較大的起勵變壓器,并進(jìn)行起勵試驗,起勵過程均正常,隨后對剩余1、2、4號機(jī)組起勵變進(jìn)行改造,至今沒有出現(xiàn)因20s內(nèi)未能讓機(jī)端電壓建壓至10%Ug而導(dǎo)致的起勵失敗。