發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓互感器熔體慢熔導(dǎo)致勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)勵(lì)分析

孔祥帥

哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司　哈爾濱　150040

發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓互感器熔體慢熔導(dǎo)致勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)勵(lì)分析

孔祥帥

哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司哈爾濱150040

對(duì)一起由發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓互感器熔體慢熔導(dǎo)致的勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)勵(lì)故障進(jìn)行分析，確認(rèn)原程序判斷電壓互感器斷線邏輯不完善，導(dǎo)致勵(lì)磁系統(tǒng)誤增磁直至發(fā)電機(jī)過(guò)壓保護(hù)動(dòng)作、機(jī)組解列。對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的電壓互感器斷線判斷邏輯進(jìn)行了改進(jìn)，消除了由熔體慢熔導(dǎo)致的勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)勵(lì)問(wèn)題，提高了電廠的運(yùn)行可靠性。

發(fā)電機(jī)；電壓互感器；熔體；勵(lì)磁；故障

1　故障概況

勵(lì)磁系統(tǒng)為發(fā)電機(jī)提供磁場(chǎng)電流[1]，包含多種控制和限制邏輯，是發(fā)電廠控制系統(tǒng)的重要設(shè)備之一[2]，對(duì)發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起至關(guān)重要的作用[3]。機(jī)端電壓互感器斷線檢測(cè)是勵(lì)磁系統(tǒng)的重要功能之一[4]，當(dāng)電壓互感器故障時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)迅速作出正確判斷，切換至正常電壓互感器通道或勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)通道，并發(fā)出相應(yīng)報(bào)警提示故障[5]。但當(dāng)電壓互感器熔體質(zhì)量不合格或因其它原因造成電壓互感器熔體慢熔時(shí)，如果勵(lì)磁系統(tǒng)判斷電壓互感器斷線邏輯不完善，將導(dǎo)致勵(lì)磁系統(tǒng)誤判為機(jī)端電壓降低，從而不斷增大勵(lì)磁電流使發(fā)電機(jī)過(guò)壓保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作而停機(jī)，嚴(yán)重影響電廠設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行[6]。

國(guó)內(nèi)采用ABB公司UNITROL 5000勵(lì)磁系統(tǒng)的部分電廠就發(fā)生過(guò)因電壓互感器熔體慢熔判斷邏輯不完善而導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)的情況，為杜絕此類(lèi)故障發(fā)生，保證電廠發(fā)電設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行[7]，需對(duì)UNITROL 5000勵(lì)磁系統(tǒng)的電壓互感器熔體慢熔判斷邏輯進(jìn)行完善。

2　電壓互感器斷線判斷邏輯

UNITROL 5000勵(lì)磁系統(tǒng)原程序中電壓互感器斷線判斷邏輯框圖如圖1所示。

圖1　原電壓互感器斷線判斷邏輯框圖

原程序通過(guò)計(jì)算運(yùn)行通道發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓Ug和勵(lì)磁變壓器二次側(cè)電壓Usyn的差值來(lái)檢測(cè)發(fā)電機(jī)電壓互感器斷線和勵(lì)磁變壓器二次側(cè)電壓丟失。如果勵(lì)磁變壓器二次側(cè)電壓比機(jī)端電壓高，且差值超過(guò)參數(shù) 907 的設(shè)定值(默認(rèn)值設(shè)置為15%)[8]，延時(shí)100ms后勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)出電壓互感器斷線報(bào)警。如果勵(lì)磁變壓器二次側(cè)電壓比機(jī)端電壓低，且差值超過(guò)參數(shù) 907 的設(shè)定值，則勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)出勵(lì)磁變壓器二次側(cè)電壓丟失報(bào)警。

當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓互感器真正發(fā)生斷線時(shí)，上述判斷邏輯可以準(zhǔn)確報(bào)警，但當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓互感器熔體因質(zhì)量不合格等原因出現(xiàn)慢熔情況時(shí)，機(jī)端電壓采樣值緩慢減小，不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到勵(lì)磁系統(tǒng)電壓互感器斷線判斷設(shè)定值。由于原判斷邏輯為兩種故障共用一個(gè)設(shè)定值，導(dǎo)致參數(shù) 907設(shè)定值不能隨意調(diào)整，因此無(wú)法準(zhǔn)確判斷電壓互感器熔體慢熔這種工況。

3　判斷邏輯完善

為完善UNITROL 5000勵(lì)磁系統(tǒng)的電壓互感器熔體慢熔判斷邏輯，升級(jí)方案采用運(yùn)行通道機(jī)端電壓與勵(lì)磁變壓器二次側(cè)電壓及備用通道機(jī)端電壓三者進(jìn)行比較，來(lái)檢測(cè)電壓互感器熔體的慢熔。

當(dāng)備用通道的機(jī)端電壓Ug′比運(yùn)行通道的機(jī)端電壓Ug高，且差值超過(guò)參數(shù)3415的設(shè)定值，或勵(lì)磁變壓器二次側(cè)電壓Usyn比運(yùn)行通道的機(jī)端電壓Ug高，且差值超過(guò)參數(shù)3416的設(shè)定值，經(jīng)延時(shí)模塊后發(fā)出電壓互感器斷線報(bào)警，其中參數(shù)3415和參數(shù)3416設(shè)定值為5%，延時(shí)模塊時(shí)間為2s，邏輯框圖如圖2所示。

圖2　完善后電壓互感器斷線判斷邏輯框圖

對(duì)改進(jìn)判斷邏輯進(jìn)行說(shuō)明。

(1) 與原有電壓互感器斷線判斷邏輯相同，如果勵(lì)磁變壓器二次電壓比運(yùn)行通道機(jī)端電壓高，且差值超過(guò)參數(shù)3416 的設(shè)定值，則判斷運(yùn)行通道電壓互感器斷線。差值由原程序的15%改為5%，可以有效判斷電壓互感器熔體慢熔情況。

(2) 新增邏輯為比較兩個(gè)計(jì)算機(jī)通道的機(jī)端電壓，如果備用通道的機(jī)端電壓比運(yùn)行通道的機(jī)端電壓高，且差值超過(guò)參數(shù)3415的設(shè)定值，則判斷運(yùn)行通道電壓互感器斷線。

(3) 參數(shù)3415和3416設(shè)定值原則上不應(yīng)超過(guò)單位頻率電壓限制器啟動(dòng)值與額定機(jī)端電壓標(biāo)幺值的差值，且應(yīng)預(yù)留2%～3%裕度。如單位頻率電壓限制器設(shè)為108%，那么參數(shù)3415或3416應(yīng)設(shè)置為5%較為合適。

(4) 增加延時(shí)模塊是為了避免機(jī)端電壓采樣出現(xiàn)抖動(dòng)時(shí)，錯(cuò)誤判斷為電壓互感器熔體慢熔的情況。

4　程序升級(jí)方法

將原程序上傳至調(diào)試電腦CMT軟件中，在FB Programming窗口中依次增加功能塊。增加完畢后將程序上傳，修改參數(shù)2504激活功能塊，之后依次修改連接參數(shù)，并保存參數(shù)，再次上傳存檔。

軟件升級(jí)后啟動(dòng)機(jī)組，模擬電壓互感器熔體慢熔工況，電壓互感器斷線判斷邏輯靈敏度高，通道切換邏輯準(zhǔn)確，從而徹底解決了原程序無(wú)法有效判斷電壓互感器熔體慢熔故障的情況，完善了UNITROL 5000勵(lì)磁系統(tǒng)的電壓互感器熔體慢熔判斷邏輯，大大增強(qiáng)了機(jī)組的安全性和穩(wěn)定性[9-10]。

5　結(jié)論

電壓互感器熔體因質(zhì)量等原因引起慢熔情況時(shí)有發(fā)生，如果未能準(zhǔn)確判斷并作出準(zhǔn)確反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)勵(lì)或單位頻率電壓限制器誤動(dòng)作，危害機(jī)組的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過(guò)完善后的UNITROL 5000勵(lì)磁系統(tǒng)，電壓互感器熔體慢熔判斷邏輯準(zhǔn)確高效，消除了系統(tǒng)隱患，保證了發(fā)電機(jī)機(jī)組的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1] 李基成.現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].2版.北京： 中國(guó)電力出版社，2009.

[2] 高春如.大型發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)整定計(jì)算與運(yùn)行技術(shù)[M].2版.北京： 中國(guó)電力出版社，2010.

[3] 高亮.發(fā)電機(jī)組微機(jī)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置[M].2版.北京： 中國(guó)電力出版社，2015.

[4] 張馳.淺談金窩水電站ABB UNITROL5000勵(lì)磁系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法與步驟[J].紅水河，2014，33(4)： 36-40.

[5] 竺士章.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn)[M].北京： 中國(guó)電力出版社，2005.

[6] 王稚惠.勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)字均流的實(shí)現(xiàn)[J].上海電氣技術(shù)，2013，6(4)： 59-62.

[7] 蔡邁.1000MW發(fā)電機(jī)自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].上海電氣技術(shù)，2009，2(3)： 27-30.

[8] 楊大為.UNITROL 5000靜態(tài)自并勵(lì)系統(tǒng)參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2008(S2)： 326-329.

[9] 肖健，趙偉.UNITROL5000自并勵(lì)系統(tǒng)在國(guó)產(chǎn) 600MW 機(jī)組中的應(yīng)用[J].廣東電力，2005，18(5)： 38-40.

[10] 胡欣，黃文，方新亮.UNITROL5000勵(lì)磁系統(tǒng)原理及典型故障分析[J].能源研究與管理，2014(1)： 13-18.

(編輯： 丁罡)

The over-excitation fault of the excitation system caused by the slow melting of fuse element at the generator-side voltage transformer was analyzed. It was confirmed that the original program that was used to judge the disconnection in the voltage transformer was not perfect, and the excitation system was mistakenly magnetized until the generator started the overvoltage protection action while stepping out the unit. By improving the fault logic of the voltage transformer of the excitation system, the over-excitation of the excitation system caused by slow melt of the fuse element is eliminated and the operational reliability of the power plant is improved.

Generator；VoltageTransformer；FuseElement；Excitation；Fault

TM451

A

1674-540X(2017)04-061-03

2017年7月

孔祥帥(1984—)，男，本科，工程師，主要從事發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究工作，E-mail: kxsjob@163.com