EX2100勵磁系統閃發報警的分析

樊強

摘 要：某廠勵磁系統自投運以后，就時常發生閃發故障報警信號的情況，但由于該故障信號為綜合性故障信號，給原因排查帶來了很大困難，只能判斷出機組設備并沒有發生故障損壞等情況，但是無法得出最終結論，直至故障錄波器改造后，結合錄播圖分析得出了正確結論并采取了相應措施，解決了這一問題。

關鍵詞：勵磁系統；故障報警；過激磁限制

中圖分類號：TM331 文獻標志碼：A

Abstract： the excitation system of a certain factory since it was put into operation， it often occurs in the flash alarm signal， but because of the fault signal for comprehensive fault signal， which brought great difficulties to find the reason， can only be judged without failure and equipment damage， but is unable to draw the final conclusion， until the fault recorder is after the transformation， combined with the analysis of the chart taped the correct conclusion and take the corresponding measures to solve this problem.

Keywords： excitation system； fault alarm； over excitation limit1 情況簡介

自某廠7號、8號機組投運以來，曾多次發生勵磁系統閃發報警的問題，有時是7號、8號機組勵磁系統同時閃發報警，有時是某一臺機組勵磁系統單獨閃發報警，每次持續時間約為500ms。由于該報警信號為綜合故障信號，且勵磁調節器無報警記錄，給查找報警原因帶來了很大困難。后經檢查勵磁系統采樣數據、參數設置、輸出波形等，均未發現異常。針對該情況聯系設備廠家技術人員，給出的結論是：勵磁系統閃發報警應為電網系統電壓波動引起，為正常動作。但這一結論也并未給出勵磁系統報警的真正原因，問題也沒有得到解決，為此電廠專業人員進行了更加深入的分析和判斷。

2 原因分析

通過查閱勵磁調節器軟件邏輯圖，對勵磁系統各控制、限制等邏輯功能進一步分析可知，共有3個信號可觸發該報警發出，分別是EXCTR_TRP（勵磁跳閘）、EXCTR_ALM（勵磁報警）、ACL_LIMIT（勵磁限制）。此外，報警輸出繼電器抖動引起信號誤發也是觸發該報警發出另一個原因。

2.1 繼電器抖動引起勵磁系統閃發報警的可能性分析

該故障信號是通過接口板上的繼電器動作后輸出的，當繼電器抖動時確實會引起報警信號誤發，但是在勵磁系統出現閃發報警問題的初期，即更換了報警繼電器，但未能解決問題，且兩臺機同時報警的現象也時有發生，所以可以排除是因某一元器件故障引起的閃發報警。

2.2 EXCTR_TRP觸發勵磁系統閃發報警的可能性分析

EXCTR_TRP為勵磁系統跳閘信號，當該信號產生時，勵磁系統將停運，同時向發變組保護柜發送跳閘指令使機組跳閘，顯然閃發報警信號并非由EXCTR_TRP引起。因為每次報警信號均是單獨產生，設備運行正常，未發生過機組非停等事件。

2.3 EXCTR_ALM觸發勵磁系統閃發報警的可能性分析

EXCTR_ALM為勵磁系統報警信號，該信號產生時，勵磁系統仍能繼續運行，但需要采取措施處理缺陷，但需要注意的是其報警代碼將記錄在故障列表中，這與勵磁系統每次閃發報警后不記錄的情況不相符，因此同樣可以排除是由該信號觸發的報警信號。

2.4 ACL_LIMIT觸發勵磁系統閃發報警的可能性分析

ACL_LIMIT為勵磁系統限制器動作信號，當低勵磁限制、過激磁限制和過勵磁限制中任一限制器動作時，均可觸發ACL_LIMIT，而在限制器返回后，ACL_LIMIT也將返回且在故障列表中不保存故障代碼。據此可初步認定勵磁系統閃發報警是由低勵磁限制、過激磁限制和過勵磁限制中的一個動作之后所引起的。

低勵磁限制器功能塊是一種輔助控制，用于防止發電機的勵磁電流降低到超過小信號（靜態）穩定極限或定子鐵芯端部發熱極限的水平。UEL由定值給定部分和調節部分組成，兩個關鍵輸入是發電機的端電壓和有功功率，動作曲線如圖1所示。通常勵磁系統中的低勵磁限制器應與發變組保護中失磁保護配合，發電機進相運行時，先于發變組保護動作，達到先限制，限制失效再跳閘的目的。由EX2100低勵限制動作曲線可以看出，低勵磁限制動作時，發電機處于進相運行狀態，發電機無功一定是負值，即運行于吸收無功的狀態。而7號、8號發電機一直運行于發無功的狀態，即發電機無功為正值，因此可以判斷勵磁系統閃發報警不是由低勵磁限制器動作引起的。由此，故障信號來源范圍得到進一步縮小。

（2）過激磁限制用于防止發電機組鐵芯過磁通飽和，防止發電機變壓器組因遭受過激磁而造成設備損壞。其動作值的計算公式一般為V/F=（U/Un）/（f/fn），其中U為發電機實際運行電壓，Un為發電機額定電壓，f為發電機實際運行頻率，fn為發電機額定頻率。由計算公式可知，過激磁限制的動作值為一無量綱的標幺值。在我廠7號、8號機組勵磁系統中，過激磁限制整定值為出廠設定值1.05。

該值的整定需要與發變組保護中的過激磁保護相配合，要先于發變組保護動作，達到先限制，限制失效再跳閘的目的。

（3）過勵磁限制器通過對發電機勵磁電流的調節與限制，以防止發電機轉子因過熱而損壞。在我廠，過勵磁限制器啟動值為4210.56A。

（4）此前，雖然排除了低勵磁限制動作的可能性，但仍無法準確判斷出究竟是過激磁限制器動作還是過勵磁限制動作，這是由于以下原因：①是勵磁調節器在報警后無任何故障代碼記錄；②DCS曲線記錄的模擬量數據，如發電機電壓、勵磁電壓、勵磁電流等，只能精確到秒，而勵磁調節器工作時的數據采樣是以毫秒為單位的，因此DCS曲線不能準確地反應模擬量的瞬時變化情況，無法作為分析勵磁系統閃發報警的依據；③原有故障錄波器存在質量問題，在勵磁系統閃發報警時往往不能啟動錄波。

2013年5月，完成了#8機組故障錄波器柜改造工作，錄波器功能較原有錄波器更為完善，且對開關量變位和模擬量的突變反應靈敏，能夠滿足現場需要。在勵磁系統閃發報警時，故障錄波器均能正常啟動，記錄報警時的波形，為分析勵磁系統閃發報警問題提供了條件。

通過查看最近幾次#8機組勵磁系統閃發報警時故障錄波器記錄的波形，在閃發報警時勵磁電壓和勵磁電流均有波動，勵磁電壓向上波動約90V，勵磁電流向上波動約110A。針對這一個情況，和廠家技術人員取得了聯系，認為是電網電壓波動或者廠用電負荷波動引起發電機機端電壓波動，勵磁調節器則通過調節勵磁電壓、勵磁電流來維持發電機機端電壓的恒定，而在調節過程中，發電機電壓瞬時增大，達到了勵磁調節器內的過激磁限制定值（整定值為1.05），使過激磁限制器動作，從而引起勵磁系統閃發報警。由于勵磁電流最大值為3110A，未達到勵磁限制器定值4210.56A，可以排除過勵磁限制器動作。

3 分析結論

經過以上分析可判斷勵磁系統閃發報警是由過激磁限制器動作引起的。另外，從#7、8機組時常同時閃發報警的情況來看，也可以排除勵磁系統元件故障或過激磁限制器誤動作引起報警的可能性，因為把兩臺機組聯系在一起的就是電網，同時或單臺閃發報警的情況下，最有可能的原因就是電網電壓波動等。在動作定值達到臨界的工況下，限制器動作特性差異會導致報警閃發的不確定性。

4 采取的措施

過激磁限制的定值需要考慮發電機正常運行時的電壓，并與發變組保護中的過激磁保護相配合，在機組正常運行過程中，勵磁系統針對過勵限制的調整功能應先于發變組過激磁保護動作。

7號、8號發電機在正常運行時其電壓值在20.5kV～20.6kV之間，在發變組保護中，過激磁保護分定時限和反時限兩部分，其中定時限為V/F=1.1時，延時1s發信號，V/F=1.25時，延時1s動作于全停，反時限段為V/F=1.05時，延時20000s動作于全停，V/F=1.35時，延時0s動作于全停。經過與廠方技術人員討論，需將勵磁調節器中的過激磁限制定值進行修改，修改后的定值，既要相對于發電機的正常運行電壓保留了足夠的調整裕度，又能夠滿足與發變組保護的配合關系。

通過調研，某電廠過激磁限制定值為1.09，該廠發電機在正常運行時其電壓值在19.8kV～20.4kV；我廠一期機組勵磁調節器的過激磁限制定值為1.1，發電機在正常運行時其電壓值在20.4kV左右。同時根據江蘇省調文件要求，過激磁限制定值一般不低于1.07，我廠7號、8號的過激磁限制定值為1.05，集合調研情況和相關文件要求，經過專業討論，建議將其修改為1.08。

據以上分析結論，利用機組停運機會，修改勵磁調節器過激磁限制定值為1.08，在滿足勵磁調節功能的前提下，由于限值的提高解決了勵磁系統經常性的閃發報警問題。

參考文獻

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