鄂電專家淺談發電機轉子電流突升原因分析

文章來源： 日期：2022-01-17

一、故障現象

　　某電廠機組跳閘，ED-YHFX瀝青污油器皿清洗器經檢查為勵磁變過流保護動作跳閘。檢查勵磁系統和故障錄波器的波形圖，DCS趨勢圖，認定由于人員調節不當，造成勵磁系統過勵報警，AVR轉為FCR方式運行，轉子電壓和轉子電流調整到額定，約3.5分鐘后，轉子電壓和轉子電流均有大幅度突升，ED0305高低壓開關柜通電試驗臺轉子電壓到600V，轉子電流到6000A，1s后勵磁變過流保護動作跳閘。勵磁調節系統AVR上的信息如下：

　　1、首出94，勵磁過勵報警

　　2、104 ，ED0604數字雙鉗相位伏安表切換到FCR方式

　　3、約3.5分鐘后報44，收到外部跳閘命令。

　　二、發電機勵磁系統介紹

　　2.1勵磁系統概述

　　機組容量為600MW，EDVCHSF6氣體抽真空充氣裝置勵磁系統為GE-EX2100自并勵靜止勵磁系統，額定轉子電壓為421V，額定轉子電流為4128A，EX2100是全數字勵磁調節器，它的配置是由冗余的控制器連接到三個整流橋而組成。冗余的控制器為M1,M2和C，控制器M1被稱為Master 1（主站1），EDBYKC2000B變壓器有載分接開關測試儀控制器M2被稱為Master2（主站2），而控制器C被稱為Master Control Monitor（主站控制監視器），并由它決定是否應當進行主站的切換。由于M1或M2都可以是工作的Master（主站），而C是工作的Monitor（監控站），ED0502ASF6氣體檢漏儀發電機電壓和電流的測量信號都被連接到這三個控制其中的每一個。工作的（Active）主站（Master）承擔整個勵磁系統的控制工作。備用的（Stand by）主站在功能上與工作的主站是相同的，只是在備用方式下，它不對PCM（功率變換模塊）發送任何觸發命令。ED0402氧化鋅避雷器直流參數測試儀它的自動電壓調節器（AVR）回路不停的跟蹤發電機的端電壓輸出，而手動電壓調節器（FVR）則跟蹤發電機的勵磁電壓。這樣做是為了保證從某一主站到另一主站的平穩切換。在工作主站和備用主站中，EDJS8000抗干擾介損自動測試儀在它們的每一個自動調節器回路之間都提供了自動跟蹤。

　　2.2勵磁系統軟件框圖

　　AVR功能塊保持發電機的機端電壓。TPXB-F型發電機工頻耐壓試驗裝置其整定值來自EXASP功能塊，而反饋是發電機的端電壓。AVR控制范圍的限制一般是90%-110%的額定電壓。

　　2.3 EX2100 過勵限制OEL介紹

　　保護發電機勵磁繞組，ED2678水內冷發電機絕緣電阻測試儀避免不正常大勵磁電流的事故，這種大電流，超過某一延續的時間，能使勵磁繞組過熱，并造成損傷。發電機磁場繞組都是按ANSI標準C50.13而設計的，它規定了作為某一時間函數的過電壓，而它的勵磁繞組就是按此進行設計的。ED0203全自動變比組別測試儀該標準采用曲線來說明，是一種時間和電流的函數的反時限來反映勵磁繞組的過熱，OEL直接與勵磁起勵命令接口，因此，不論是在自動調節器模式或是在手動調節模式，它都能保護發電機勵磁繞組不受損傷。該功能在正常運行狀態下并不工作。ED2008A型全自動電容電感測試儀該功能使勵磁裝置能夠響應，時間大約為一秒，沒有電流限制的，任何發電機的故障狀態。在此時間以后，一個二段式電流限制器就被激活。第一段通常限制勵磁電流為某一高值。加于勵磁繞組的熱負荷，采用勵磁繞組的已知的熱時間常數進行積分，ED-XLCS輸電線路直流電阻測試儀直到達到勵磁繞組的限制值。此時，OEL切換到較低的限制值，當事故過去以后，積分器按照勵磁繞組的冷卻時間常數放出熱量。它比加熱時間常數要比較慢。

　　三、設備檢查經過

　　1、一次設備檢查：RLC-12QYG瓦斯繼電器校驗儀勵磁變高壓側絕緣和直阻測量正常。

　　2、勵磁系統檢查：⑴調節器告警信號：首出94勵磁過流反時限保護報警、104切至勵磁電流調節，約3分鐘后報44收到外部跳閘命令。

　?、瓶煽毓铏z查正常；ED-BYQ變壓器特性測試儀勵磁系統檢查未發現異常；

　　3、保護檢查：檢查發變組保護A1柜勵磁變過流保護，定值整定無誤，采樣精度滿足要求，保護動作值無誤。

　　四、事故原因分析

　　1、運行調整存在問題：ED0202變壓器綜合測試臺運行人員手動調整漲無功負荷，發電機轉子電流已經超過了額定值，在發電機發出過勵限制報警后，應及時降低發電機勵磁電流，使勵磁系統處于正常運行狀態，勵磁系統不能長期在過勵狀態下運行。

　　2、轉子電流升高，ED0801B輸電線路異頻參數測試儀當勵磁變電流達到保護定值，勵磁變過電流保護動作，發電機掉閘。

　　五、跳閘前轉子電流、轉子電壓突升原因分析

　　過勵限制動作后。ED-ER變頻接地特性測量系統經過一定延時，沒有及時降低轉子電流、勵磁系統轉為FCR轉子電流控制、追蹤轉子電流額定值 、這時限制器還在報警、應當減磁、經過一段時間延時和轉子磁場溫度的計算，FCR自動釋放轉為AVR狀態，由于沒有調整，勵磁系統AVR追蹤機端電壓設定的高值，ED0614蓄電池在線監測系統轉子電流、轉子電壓高升、勵磁變過電流保護動作、機組跳閘。下面為廠家解釋：a，在正常的運行中，由于不斷增磁，EX2100 AVR的設定點被提高到一個不正常的高位（大約到了1.09PU機端電壓值。它導致轉子電流超出了在線過勵限制點，ED6000絕緣油介質損耗測試儀引發FCR動作，此時發勵磁過流反時限報警94，根據EX2100的設計，FCR將發電機的轉子電流降到1.25PU，然后再將電流降到轉子額定電流4128A，這是根據IEEE標準C50.13的過勵限制的典型設計。b，過勵限制動作后，維持轉子額定電流4128A，ED0605三相鉗形相位伏安表經過轉子過熱負荷模型計算，等磁場冷卻下來，FCR自動釋放，控制切換回到EX2100AVR 的設定點，由于沒有減磁，AVR設定點依然在一個不正常的高點，AVR追蹤高點，轉子電流，轉子電壓升高，引起勵磁變過流保護動作，MTP6640微機繼電保護測試儀機組跳閘。

　　六、采取措施

　　6.1加強勵磁系統培訓，當出現以下情況請按以下方式處理。

　　a、過勵限制OEL事件：ED-JDJL多功能標準功率電能表發電機勵磁系統在運行中出現過勵限制事件，運行人員應檢查發電機轉子電流和定子電壓，并在DCS畫面和COI立即減少發電機勵磁電流，降低勵磁直到報警清楚然后將報警復位，再查找發生過勵的原因。

　　b、低勵限制UEL事件：ED2000E互感器伏安變比極性綜合測試儀發電機勵磁系統在運行當中出現低勵限制UEL事件、按下COI的RESET Faults按鈕，或在DCS試著報警復位，立即增加勵磁電流直到報警清楚，然后將報警復位，再查找發生低勵的原因。

　　c、伏特赫茲V/HZ事件：EDHZC-4路燈電纜故障測試儀如果發生V/HZ動作，按下COI的RESET Faults按鈕，或在DCS試著將報警復位，如是V/HZ動作，降低勵磁或升高發電機頻率，直到報警清除然后將報警復位。

　　6.2對勵磁定值和發變組保護的配合、EDDDG-II智能型大電流試驗裝置勵磁定值和勵磁變保護配合問題進行認真細致的論證，勵磁變保護過流延時應該躲過勵磁強勵，以保證定值配合合理。

　　作者簡介：師淑英  高級工程師 從事發電廠勵磁檢修工作

             常小冰  高級工程師 從事發電廠勵磁檢修工作