機組停機時勵磁無法停止的后果分析

陳小強

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江天臺317200）

機組停機時勵磁無法停止的后果分析

陳小強

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江天臺317200）

桐柏電站曾經發生過機組停機時勵磁仍運行的情況，造成停機失敗。本文分別以發電停機流程和抽水停機流程為依據，分析停機過程中勵磁未停止會造成什么影響以及處置方法。

勵磁；發電；抽水；停機流程；空載

0 前言

華東桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺縣境內，是一座日調節純抽水蓄能電站，安裝4臺單機容量為300 MW的立軸混流可逆式單級水泵水輪機發電電動機組。電站總裝機容量1 200 MW，以二回500 kV出線接入華東電網，在電網中承擔調峰，填谷、調頻、調相和事故備用等任務。

與常規發電機組相比較，抽水蓄能電站發電電動機運行工況較多，有水輪機、發電、發電調相、抽水、抽水調相、線路充電等數種工況，各個工況開停機流程各不相同，勵磁投退順序以及邏輯也有差異。

1 勵磁的作用

在發電工況時，為使轉子旋轉產生的動能能夠轉化為電能而送至系統，在轉子上加一個勵磁電流。此電流在周圍空間產生一個旋轉磁場，該磁場在定子中能感應出另一個交變磁場以阻止其在定子繞組中的變化，從而在定子繞組兩端形成電勢，輸出電能。

在水泵工況下，機組的定子中通有電流，該電流產生的磁場和轉子勵磁所產生的磁場相互作用，推動轉子的轉動，從而實現抽水功能，吸收電網能量。

勵磁系統是指用靜止整流器(可控硅整流器或二極管整流器)將交流電源整流成直流電源，供給同步發電機可調勵磁電流的系統及裝置，通過調節勵磁電流可以調節機端電壓和無功功率。

在機組正常運行中，需要投入勵磁電流，當機組停機時，勵磁調節器也進入停機流程，控制可控硅進行逆變滅磁，當機組開關分閘后，分開勵磁開關，使機端不再輸出電壓。如果停機時，勵磁無法正常退出，停機流程就無法正常執行。現分別對發電停機流程和抽水停機流程進行分析，探討勵磁無法退出會造成什么樣的后果。

2 發電停機過程中勵磁未退出

首先分析發電停機過程中勵磁未退出會造成什么后果，查看發電停機流程邏輯圖1、圖2可知，發電停機流程進入步序26-1后，逐漸減小有功和勵磁至空載，當收到勵磁空載或者無功空載信號，并且收到有功空載或導葉空載信號后，步序26-1完成，流程進入步序26-2，輸出機組開關分閘令，收到機組開關分閘信號后停勵磁，機組開關分閘、勵磁停機、勵磁開關分閘全部滿足后步序26-2完成，此時，機組進入水輪機工況（轉速100%，勵磁開關分閘，機組開關分閘），接著停機流程繼續往下走，進入6S流程，詳見圖3水輪機停機流程預條件。

如果LCU在執行流程26-2這個過程中，某種原因造成勵磁未退出，步序26-2就會超時，分析其后果：

由圖3的預條件可以看出，步序26-2超時（GBX_STP_26_2_OT）該條件已經取消，所以26-2超時將不會走6S流程，必須滿足26-2流程完成（GBX_STP_26_2_OK），機組才能走6S流程。所以步序26-2超時后，機組將停留在原來的狀態而不會繼續走停機流程。

圖1.電停機26-1流程邏輯圖

圖2.電停機26-2流程邏輯圖

圖3.輪機停機流程6S預條件邏輯圖

分析此時機組狀態：我廠無功空載設定值為30 MVar，平時機組正常運行時，無功一般運行在30 MVar左右，并且很多時候是在30 MVar以下，所以即使勵磁故障，勵磁未空載，只要有功減少至空載值或導葉關至空載開度后步序26-1完成，步序26-2執行，機組開關就分開了。若勵磁還在運行，則勵磁開關仍在合閘，機組應該是空載運行，此狀態為穩定狀態，可以長時間運行，不會對機組產生危害。

如果無功運行在30 MVar以上，勵磁未減，無功未空載，那么步序26-1就會超時，流程無法進入步序26-2，所以機組開關不能分閘。但此時有功已經減至空載值，機組將會運行在低負荷發電狀態，該工況下機組振動加劇，水輪機和尾水管汽蝕嚴重，長時間運行會對水輪發電機組造成巨大損害。

3 抽水停機過程中勵磁未退出

查看抽水停機5S流程，圖4～圖7，LCU抽水停機流程進入步序5S-1后，發調速器停機和勵磁空載命令，收到導葉關閉或者有功空載并且有勵磁空載或者無功空載信號，步序5S-1完成。接著進入步序5S-2，下分機組開關令，機組開關分開后，步序5S-2完成。然后進入步序5S-3，下勵磁停止令，勵磁停止后，步序5S-3完成。如果勵磁無法停止，步序5S-3超時，此時步序5S-4條件不滿足，流程無法繼續執行，最終結果就是球閥無法關閉，機組換相閘刀也不能分開。

圖4.水停機5S-1流程邏輯圖

圖5.水停機5S-2流程邏輯圖

圖6.水停機5S-3流程邏輯圖

圖7.水停機5S-4流程邏輯圖

分析此時機組狀態為：導葉關閉，機組開關分閘，球閥在開，換相刀在合，勵磁在運行，FCB、ECB都在合。

由于導葉已經關閉，機組開關也已經分閘，機組轉速會逐步下降，但此狀態不滿足電制動條件，電制動被閉鎖，機組轉速將會是緩慢下降。

桐柏電站機組轉子冷卻方式為：機組轉動時轉子支架輻板成為離心式風扇葉片，將冷風壓入轉子鐵心通風槽，冷卻轉子鐵心和磁極。所以，隨著轉速下降，機組轉子將會失去冷卻效果。

由于轉速下降了，勵磁電流卻沒有減小，轉子回路將會過激磁，磁路飽和，磁損加大，發熱加大，震動加劇。如果V/F限制未能及時動作，轉子溫度將會快速上升，現場值班人員若處理不及時，必然會產生嚴重后果。

4 處置措施

桐柏電站曾發生過多起勵磁故障，造成了開停機的失敗。查找原因，發現勵磁系統易發內部通訊故障，造成信號傳輸中斷，導致勵磁未能正常運行或退出，有時還會發出異常分合勵磁開關，勵磁變低壓開關指令。且偶發概率很高，無規律可循。多次更換勵磁通訊模塊、信號轉換、傳輸模塊，都未能完全杜絕勵磁通訊偶發故障的現象。于是，對勵磁系統進行改造，將勵磁系統內部通訊由網絡傳輸，改為硬布線傳輸，極大提高了信號傳輸的可靠性。改造后，基本未發生由于勵磁通訊原因造成的開停機失敗。

作為現場值班人員，如果發現停機過程中勵磁未停止，可嘗試按模擬屏緊停按鈕停機，緊停按鈕動作會立即關閉導葉，分開機組開關和勵磁開關，使機組停機。若仍舊無法停勵磁，只能盡快去現場手動停勵磁，但停勵磁前必須先分機組開關。

[1]梅祖彥.抽水蓄能發電技術[M].北京：機械工業出版社，2000.

[2]丁爾謀.發電廠勵磁調節[M].北京：中國電力出版社，1997.

TV743

B

1672-5387（2017）09-0012-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.09.005

2017-06-19

陳小強(1982-)，男，工程師，從事蓄能電站運維檢修工作。