奇形波造成機組過速緊急停機原因故障排查

摘 要：伴隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，電力等各個行業(yè)都進(jìn)入了微機監(jiān)控保護(hù)，計算機代替人工操作的時代。文章簡述了機組過速停機的故障原因分析及處理。希望可以為相關(guān)工作者提供借鑒及研究方向。

關(guān)鍵詞：機組過速；電壓互感器；

前言

紅旗水力發(fā)電廠是1970年動工修建，81年3月份投入運行。水輪發(fā)電機組是天津發(fā)電設(shè)備總廠生產(chǎn)的，調(diào)速器是天津水控設(shè)備廠生產(chǎn)。

1 設(shè)備型號及參數(shù)

（1）水輪發(fā)電機組的技術(shù)參數(shù)如下：

（2）電壓互感器型號是JDZJ-6，150/1級。

（3）調(diào)速器是由CT-40改造的，保留油壓裝置、集油箱和主接力器。機械飛擺測速改為武漢三聯(lián)水電控制設(shè)備公司的“SLT-3000型全數(shù)字可編程微機組合式調(diào)速器”，它采用殘壓測頻，其主要技術(shù)參數(shù)值如下：

額定輸入電壓：AC220V±10%；DC220V±10%或110V±10%

調(diào)節(jié)規(guī)律：補償PID

整機平均無故障時間：≥25000小時

測頻方式：殘壓測頻

暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)：bt=0～200%（調(diào)整分辯率1%）

永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)：bp=0～10%（調(diào)整分辯率1%）

積分時間常數(shù)：Td=0～20S（調(diào)整分辯率1S）

加速度時間常數(shù)：Tn=0～5S（調(diào)整分辯率0.1S）

頻率給定范圍：FG=42.5～57.5Hz（調(diào)整分辯率0.01Hz）

頻率死區(qū)范圍：E=0～3.0Hz（調(diào)整分辯率0.01Hz）

功率死區(qū)范圍：i=0～5%

功率給定范圍：p=0～120%

（4）測頻保護(hù)單元箱采用的是湖南紫光測控有限公司的DCAP-3530智能轉(zhuǎn)速測控單元， DCAP-3530智能轉(zhuǎn)速測控單元利用機端殘壓對發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速及頻率進(jìn)行自動檢測。它有可設(shè)置的七輪轉(zhuǎn)速控制出口（一般為5%、35%、80%、95%、105%、140%、170%）。機端殘壓測量范圍為0.3～180V/2～100Hz。具有RS-485通迅接口，可與監(jiān)控計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，組成電廠綜合自動化系統(tǒng)。其技術(shù)參數(shù)如下：

機組殘壓測量范圍：0.3～180V/2～100Hz

七輪轉(zhuǎn)速輸出：5%、35%、80%、95%、105%、140%、170%、額定轉(zhuǎn)速，均可自行設(shè)定。

使用環(huán)境：海撥≤3000米；相對濕度：25℃時，≤95%；溫度：-10℃～50℃。

2 故障現(xiàn)象

紅旗電廠順著時代的發(fā)展，提高機組的運行可靠性，進(jìn)行了綜合自動化技改。當(dāng)二號發(fā)電機組技改接線完成以后，進(jìn)行電氣一次模擬、二次模擬等靜態(tài)調(diào)試完成，一切正常。再進(jìn)行動態(tài)模擬時，開機空轉(zhuǎn)，機組及各種輔助設(shè)備運行一切正常。運行一段時間無異常后對機組進(jìn)行零起升壓試驗，（調(diào)速器與測頻單元箱）二次電壓開始接的是Uab線電壓（額定二次電壓為105伏）升至約80伏（機端電壓約5000伏）時，機組突然發(fā)生過速保護(hù)動作停機，發(fā)“機組過速” 信號，造成過速停機原因不明。為了查明原因，重新開機至空載運轉(zhuǎn)10分鐘，運行無異常。安排人員注意監(jiān)視調(diào)速上的機頻頻率表及機組測頻單元箱數(shù)字變化情況，同時用萬用表測量調(diào)速器端子上電壓互感的輸入電壓，再次零起升壓，二次電壓約80伏時，又出現(xiàn)機組過速現(xiàn)象，但頻率表和測頻單元箱中的數(shù)字上看不出數(shù)字變化就停機了（數(shù)顯來不及反映或是肉眼來不及看）。

3 故障排查

為了查找故障具體原因，既然用萬用表測量調(diào)速器端子上電壓互感的輸入電壓，而且頻率表和測頻單元箱中的數(shù)字從肉眼上看不出異常情況。決定采用SR8二蹤示波器來監(jiān)測電壓互感器的電壓波形，觀察電壓波形情況。準(zhǔn)備好后，再開機作零起升壓，二次電壓在10伏以下是正常的，屬正弦波形如圖1所示。當(dāng)電壓上升超過10伏時，電壓波形過零后出現(xiàn)一個小小的拐點，如圖2所示，逐漸增加勵磁電流，機端電壓漸漸上升，電壓波形的拐點也逐漸增大，逐漸變成了小小的正弦波形，如圖3所示。當(dāng)二次電壓值接近80伏時，電壓波形如圖4所示。再繼續(xù)增大，機組出現(xiàn)緊急停機。發(fā)出“機組過速”信號。

機組過速停機，原來是由于線電壓中含有其它波形（諧波）造成的。測頻單元箱及調(diào)速器的機頻電壓都取于機端的勵磁系統(tǒng)用的電壓互感器1YH線電壓Uab，把線電壓改成相電壓Ua，重新開機，再作零起升壓，同時也監(jiān)測電壓波形，電壓波形過零后，不存在拐點為正弦波，機組恢復(fù)正常，故障排除。

4 故障分析

由于線電壓的波形過零過后，出現(xiàn)了拐點（或微小正弦波），當(dāng)拐點（或微小正弦波）的變化量△u值大于測頻單元箱的預(yù)置門欄電壓值0.3伏，測頻裝置中所監(jiān)測到的是一個大的正弦波加上兩個拐點（或微小正弦波），就變成了三個正弦波形了，測出的頻率由50赫茲就變成150赫茲，變成300%ne。機組過速停機是140%ne，頻率超過了140%就發(fā)機組過速緊急停機信息緊急停機，并發(fā)“機組過速”信號。出現(xiàn)這一現(xiàn)象，與兩臺電壓互感間本身的磁和度和磁滯差異有關(guān)，開始接Uab時，測頻裝置監(jiān)測到的是Ua=asinωt和Ub=asin（ωt-120°）向量疊加值，因為電壓互感器是電磁型電壓互感器，鐵芯磁路除了飽和外，還有磁滯作用。它的磁化曲線不是單一的，上升和下降特性不相重合，形成了一個滯回環(huán)，在這種情況下，兩臺電壓互感的磁曲線和滯回環(huán)存在一定差異，感應(yīng)出來的兩個單相電壓互感器的兩個波形存在著偏差或者含有諧波，當(dāng)Ua=asinωt和Ub=asin（ωt-120°） 向量疊加后就出現(xiàn)了上述所謂的諧波，當(dāng)改為單相電壓后，測頻裝置監(jiān)測到的只是Ua或Ub單相電壓波值，就沒有明顯的諧波或諧波微小，基本為基波正弦波形，就不會出現(xiàn)機組過速停機現(xiàn)象了。機組過速現(xiàn)象也就消除了。

5 結(jié)束語

隨著時代的發(fā)展，電力等各個行業(yè)，都進(jìn)入了微機監(jiān)控、保護(hù)，計算機代替人工操作等。電廠的監(jiān)控測量采集的都是機組的殘壓，采集數(shù)值都很小，大部分都為毫伏級，有的甚至達(dá)到微伏級。在安裝時，必須做好試驗，像電壓互感器、電流互感器等有必要做一下伏安特性，甚至用示波器監(jiān)測它們的波形變化，數(shù)值比較，然后優(yōu)先配置，才能有效避免一些故障出現(xiàn)，保障設(shè)備的正常運行，保護(hù)設(shè)備的完好率。

參考文獻(xiàn)

[1]李發(fā)海，陳湯銘，鄭逢時，等.電機學(xué)變壓器的運行分析[M].科學(xué)出版社，1984：26-27.

作者簡介：姚遠(yuǎn)濤，性別：男，年齡：51歲，學(xué)歷：大專，職稱：工程師，職務(wù)：分公司副經(jīng)理，主要負(fù)責(zé)分公司發(fā)供電及設(shè)備維護(hù)維修等生產(chǎn)工作。