某水電廠緊急停機致機組過電壓原因分析及處理

周瑜

【摘 要】某水電廠在調速器建模試驗甩75%額定負荷時，出現了機組過電壓、蝸殼壓力異常上升事件，本文通過錄波圖，并結合實際情況，詳細對其進行了分析，給出了處理建議，消除了機組極端運行隱患。

【關鍵詞】甩負荷；勵磁；過電壓；觸發角

1.引言

某水電廠機組調速器系統改造，進行建模試驗甩75%額定負荷時，出現機組過電壓、蝸殼壓力異常上升事件。監控系統根據判據“機械過速115%主配拒動”啟動緊急停機流程，在緊急停機流程執行過程中，勵磁系統逆變失敗，機端過電壓導致發電機過電壓保護動作，跳滅磁開關。事故配壓閥投入過程中，導葉加快關閉，致使蝸殼壓力異常上升。

2.機組過電壓原因分析

通過勵磁系統上甩75%額定負荷（P=225MW）時的錄波文件，可分為三個階段進行分析：

第一階段：機甩負荷初始過程，如圖1所示。開始時刻為7.7s，機端電壓上升107%Un，隨后保持在100%Un左右。此階段是甩負荷后正常的機端電壓上升，且勵磁調節器在恒勵磁電壓調節（AVR）模式下空載狀態將機端電壓控制在了100%Un。

第二階段：機組緊急停機，如圖2所示。開始時刻為12.5s，勵磁系統收到停機令（即遠方逆變令），觸發角由68°變為150°，但并未可靠逆變。機端電壓不降反升，先上升至112%Un再下降至95%Un再上升到150%Un。其間勵磁系統過壓（定值為110%Un）動作兩次。

第三階段：發電機過壓動作，如圖3所示。轉子電流變為0的時刻為17.1s，按照發電機過電壓保護整定值（130V，0.3s）動作，可確定發電機過電壓保護動作相對時刻為16.8s。發電機過壓保護動作跳滅磁開關FMK，非線性電阻滅磁，機端電壓降為0。通過查看發變組保護事件記錄，發電機過電壓動作值為148.928V，與錄波基本相當。

綜上所述，機組勵磁系統收到停機令（即遠方逆變令）后，勵磁調節器進入逆變狀態，觸發角輸出最大值150°。通過理論計算，在機組頻率過高（超過60Hz）時，勵磁調節器仍以固定頻率模式下的觸發角度輸出150°，可能出現翻轉顛覆，進而導致實際上出現了勵磁強勵的情況，致使發電機過電壓。

3.建議處理方法

通過修改勵磁系統參數降低機組過速情況下逆變失敗的可能性。將空載、負載、逆變最大觸發角度的上限從目前的150°（對應約60Hz情況下可能出現翻轉顛覆）修改至130°（對應約69Hz情況下可能出現翻轉顛覆），降低極端情況下角度翻轉的幾率。

4.結語

通過將最大觸發角從150°修改至130°后，機組起勵正常，通過了調速建模試驗甩100%額定負荷。在正常投運1年后，該電廠開展A級檢修，機組啟動甩負荷試驗，勵磁正常，未發生角度翻轉致逆變滅磁失敗情況。

參考文獻：

[1]朱春成.勵磁裝置運行規程（Q/TSQ 103009）[Z].2015年7月

[2]羅克武，常輝.勵磁系統檢修技術標準（Q/TSQ 104115）[Z].2015年7月

（作者單位：1.廣西大學電氣工程學院；

2.天生橋一級水電開發有限責任公司水力發電廠）