發(fā)電機勵磁系統(tǒng)故障成因及對策

杜思陽

國電南瑞科技股份有限公司

1 勵磁系統(tǒng)維護的意義

勵磁系統(tǒng)是一種實時控制系統(tǒng)，任何時候發(fā)生任何故障都有可能影響到發(fā)電機的安全穩(wěn)定運行，因而受到無論電廠還是電網(wǎng)的高度重視。而勵磁系統(tǒng)的維護則是減小勵磁系統(tǒng)故障最有力最有效的措施。做好勵磁系統(tǒng)的維護工作可以及時 發(fā)現(xiàn)勵磁系統(tǒng)存在的故障或安全隱患，把故障消除在萌芽狀態(tài)，從而大大降低勵磁系統(tǒng)的故障退出的概率，對電廠具有非常高的經(jīng)濟效益，對電網(wǎng)具有很高的社會效益。

勵磁系統(tǒng)的維護是一項技術含量較高的工作，需要維護人員具有扎實的電機學、自動控制理論、電工原理、模擬電路和數(shù)字電路、電力電子學以及微機控制等多門的專業(yè)知識。同時還要求維護人員具有豐富的現(xiàn)場運行經(jīng)驗。

2 勵磁事故分析的基本方法

當勵磁系統(tǒng)發(fā)生故障后，應及時采取以下措施，以便事故的分析以及故障后正確恢復。首先是事故現(xiàn)場拍照，故障發(fā)生后，首先針對故障區(qū)域的各器件、相對位置、損壞及燒毀異物、以及勵磁系統(tǒng)的相關異常信號顯示進行拍照，保留第一現(xiàn)場。第二是保存波形及數(shù)據(jù)，將故障發(fā)生前后一段時間的勵磁調節(jié)器錄波、故障錄波儀波形、DCS監(jiān)控系統(tǒng)錄波進行上送、保存、拷貝。第三是隔離、拆解、恢復，針對故障環(huán)節(jié)進行隔離，并根據(jù)調度及電廠的要求(是否需要及時恢復正常運行)來決定是針對故障環(huán)節(jié)進行拆解分析故障原因還是修復損壞單元及時恢復運行。

3 典型勵磁系統(tǒng)故障分析及對策

3.1 勵磁調節(jié)器PT斷線故障分析

某廠#2機勵磁系統(tǒng)調節(jié)器配置有A、B雙通道，在大修后開機采用A通道零起升壓方式，當電壓升到額定后機組準備假同期并網(wǎng)前，DCS集控室收到#2機勵磁系統(tǒng)A通道故障信號、調節(jié)器PT斷線故障信號。檢修人員迅速到現(xiàn)場檢查勵磁調節(jié)器，發(fā)現(xiàn)A通道報PT斷線故障，B通道為主套正常運行。讀取電壓采樣數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)A通道機端電壓只有66.67%(額定100%)，B通道電壓正常。檢修人員隨即用萬用表量取PT端子排二次電壓，發(fā)現(xiàn)A通道測量PT的A相對地電壓為0V，B相和C相對地電壓均為99.9V，B通道測量PT三相對地電壓均為100.0V。由于A通道和B通道測量機端電壓采樣來源為發(fā)電機兩組不同的PT，由此判斷勵磁調節(jié)器采樣沒有問題，應該是外部回路故障導致的勵磁調節(jié)器采樣異常。檢修人員隨即對PT外回路逐一排查，最終檢查發(fā)現(xiàn)是A通道測量PT保險熔斷，進行更換處理后勵磁調節(jié)器采樣正常，機組隨后順利并網(wǎng)發(fā)電。

當發(fā)生PT斷線故障后，首先要確定是外回路故障還是勵磁調節(jié)器采樣異常導致的故障。如果是外回路故障，需檢查PT是否異常、PT保險是否熔斷、PT端子箱聯(lián)片是否未投；如果外部回路排查無異常，則是調節(jié)器測量采樣回路異常，應更換相應的測量板件。

3.2 發(fā)電機無功功率異常波動的分析

發(fā)電機組正常運行時的無功出力對穩(wěn)定電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓水平有著重要作用，若發(fā)電機無功功率出現(xiàn)大幅度異常波動會導致系統(tǒng)電壓波動，嚴重時甚至會對區(qū)域電網(wǎng)造成沖擊。發(fā)電機勵磁系統(tǒng)是調節(jié)無功的主要工具，當勵磁系統(tǒng)出現(xiàn)異常時可能會造成無功功率的異常波動。當機組無功出現(xiàn)異常波動時，勵磁系統(tǒng)可做以下檢查：

1.調節(jié)器錄波，檢查發(fā)電機有功功率無明顯變化時，PSS是否有明顯的輸出。由于PSS輸出最終疊加在電壓給定上，如果PSS輸出值較大并且頻繁，則會引起機端電壓的頻繁調節(jié)，最終導致無功功率異常波動。此時有可能是PSS參數(shù)中比例增益過大，建議重新做PSS建模試驗，確定PSS最優(yōu)參數(shù)。

2.PT或PT保險接觸不好導致調節(jié)器電壓測量異常，檢查PT回路以及回路保險。CT是否周圍有放電現(xiàn)象或回路接觸不好，導致CT信號不穩(wěn)定，如果有找出放電部位或松動部位處理。

3.聯(lián)系調度看系統(tǒng)是否有負荷的投切，是否有低頻振蕩，如果有此時無功功率波動是正常現(xiàn)象不需要處理。

4.適當調整機組的調差系數(shù)。一般單元接線機組是負調差或零調差，擴大單元接線機組是正調差。

3.3 發(fā)電機失磁故障的分析

運行中的大容量發(fā)電機組，如果發(fā)生低勵、失磁故障，將對發(fā)電機和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成非常嚴重的影響。引起失磁的原因包括勵磁回路開路、短路或勵磁調節(jié)器故障或轉子繞組故障等。發(fā)電機發(fā)生失磁故障后，將從系統(tǒng)吸收大量無功，導致系統(tǒng)電壓下降，若果不采取緊急停機措施，會引起發(fā)電機失步運行，并產生危及發(fā)電機安全的機械力矩；在轉子回路中出現(xiàn)差頻電流，引起附加溫升等危害。由此可見發(fā)電機失磁故障嚴重影響大型機組的安全運行。

某電廠3號機整流柜風扇共有兩路電源，分別取自廠用380V MCC和勵磁變低壓側。在啟動電泵過程中，引起380V廠用電系統(tǒng)電壓降低，勵磁系統(tǒng)發(fā)出輔助電源故障報警，由于切換回路繼電器輔助觸電電阻過大，導致電源切換失敗，整流柜風機無法正常運行，導致整流柜超溫跳閘，失磁保護動作，機組停運。

結語

勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分，它關系到發(fā)電機及電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。通過對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)不斷地研究，整理歸納出勵磁系統(tǒng)在運行過程中可能會出現(xiàn)的一些故障，并對此類故障出現(xiàn)的原因，提出相應的應對策略，這對于發(fā)電機組的正常運行、電網(wǎng)的安全穩(wěn)定具有十分重要的意義。

[1]徐樂.同步發(fā)電機機端勵磁系統(tǒng)故障分析及處理[J].機電信息，2015(06)：47+49.

[2]王穎.水輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)故障分析及處理[J].黑龍江水利科技，2014，42(06)：175-177.