發(fā)電機勵磁系統(tǒng)典型事故分析

1. 保護裝置誤報“轉子回路一點接地”故障處理

(1)故障現象：

勵磁調節(jié)器起勵，發(fā)電機機端電壓逐步建立，經過一個過渡過程后趨于穩(wěn)定值，然而此時保護裝置報“轉子回路一點接地”故障，發(fā)電機運行正常。

利用轉子電壓表通過測量發(fā)電機轉子正、負極對地電壓，兩極對地電壓均不為零，說明發(fā)電機轉子沒有發(fā)生一點接地故障。按保護裝置的復歸按鈕，“轉子回路一點接地”故障信號消失。

(2)故障分析：

分析保護裝置中“轉子回路一點接地”動作原理知道，保護裝置根據轉子電壓判斷轉子接地故障。當勵磁調節(jié)裝置剛起勵時，發(fā)出初勵電源投入命令，轉子電壓升高，發(fā)電機電壓上升，經過一段時間延遲后，勵磁調節(jié)裝置自動退出初勵電源，由于勵磁調節(jié)器機端電壓初始參考值低于初勵電源產生的機端電壓，所以當初勵電源退出后，轉子電壓會突然下降很多，進而轉子電壓反饋給保護，則保護裝置認為是轉子回路發(fā)生了短路致使轉子電壓突然下降了，所以保護報信號。將勵磁調節(jié)器逆變滅磁后重新做試驗，在勵磁調節(jié)器起勵前，手工增加勵磁調節(jié)器電壓參考值，保證大于初勵電源產生的發(fā)電機端電壓，重新起勵升壓后，發(fā)電機運行正常，保護裝置沒有發(fā)“轉子回路一點接地”故障報警。

(3)故障處理：

本次事故說明保護裝置的“轉子回路一點接地”功能不夠完善，其動作機理不夠科學，容易誤動，建議完善“轉子回路一點接地”功能，或者更換為更為可靠的“轉子回路一點接地”保護裝置。

在“轉子回路一點接地”保護功能未完善前，調整勵磁調節(jié)裝置起勵初始參考值，要求電壓初始參考值大于初勵電源產生的發(fā)電機端電壓。

2. 正常調節(jié)有功功率引起機組解列的事故處理

(1) 事故現象：

某電廠發(fā)電機組正常運行中，根據中調要求進行升負荷操作，在增加有功功率過程中，發(fā)電機輸出無功功率由50MVar突然降低至-80Mvar，勵磁調節(jié)裝置發(fā)出低勵限制信號，發(fā)變組保護裝置報失磁保護動作，發(fā)電機解列，滅磁開關跳閘。

(2)事故分析：

事故發(fā)生后，檢查所有的保護及異常信號，發(fā)變組保護裝置除了失磁保護動作外沒有其它任何事故報警，故障錄波顯示事故障發(fā)生時，發(fā)電機機端電壓下降，無功功率進相至80Mvar，失磁保護正確動作;

勵磁調節(jié)裝置除了發(fā)出低勵限制信號沒有其它事故報警信號，從勵磁調節(jié)裝置錄波分析顯示，勵磁調節(jié)裝置中電力系統(tǒng)穩(wěn)定器輸出突降至下限幅值(5%額定機端電壓)，發(fā)電機無功急劇下降，進相運行后，勵磁調節(jié)裝置低勵限制啟動，但未來得及調節(jié)，發(fā)電機進相深度已滿足失磁保護動作條件。

根據當時只有有功功率增加操作，發(fā)電機勵磁調節(jié)器采用PSS-1A型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，因此分析認為事故的發(fā)生是因為PSS反調引起的。對于PSS-1A型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器來說，PSS本身無法判斷發(fā)電機有功功率的增加是系統(tǒng)低頻振蕩引起的還是由原動機調節(jié)引起的，當原動機增大有功功率輸出，PSS輸出會降低發(fā)電機勵磁電流，進而降低發(fā)電機無功功率，這就是PSS-1A型的“反調”現象。PSS-1A根據有功功率的變化調節(jié)發(fā)電機勵磁電流，當發(fā)電機有功功率向上變化時，其“反調”幅度與有功功率變化幅度成正比，由于本次增加發(fā)電機有功功率幅度較大，速度較快，PSS的“反調”直接導致勵磁電流的突然降低造成深度進相，導致發(fā)電機失磁保護動作解列。

(3)事故處理：

PSS-1A的“反調”現象對電廠和系統(tǒng)都是不利的，對于PSS-1A型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器可以在調節(jié)有功功率時增加閉鎖PSS輸出的功能，但目前電力系統(tǒng)不推薦這種方法;要消除這種“反調”現象最有效的方法就是采用PSS-2A或PSS-2B模型，目前國內外多家勵磁調節(jié)器已具有該類模型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，并在工程中得到大量使用。

對勵磁調節(jié)器的低勵限制功能進行完善，事故過程勵磁調節(jié)器最先發(fā)出低勵磁限制信號，但由于低勵限制功能作用太慢，沒有限制發(fā)電機無功功率降低才導致發(fā)電機失磁保護動作，目前業(yè)界中低勵限制調節(jié)方法有兩種：一種采用在低勵限制時增加電壓參考值的方法限制無功功率下降，這種方法調節(jié)過程較平穩(wěn)，但調節(jié)速度較慢;另一種在低勵限制動作時直接切換為無功功率閉環(huán)調節(jié)，根據無功功率下降的幅度及速度進行調節(jié)，這種方法調節(jié)速度快，有助于發(fā)電機無功功率快速恢復至正常運行范圍。

3. 無功調差參數設置不一致切換導致發(fā)電機誤強勵事故分析

(1) 事故現象：

某電廠200MW機組處于發(fā)電狀態(tài)，有功200MW，無功+100Mvar。勵磁調節(jié)器正常工作中，A通道為主通道，B通道為從通道，處于備用狀態(tài)，勵磁調試人員觀察勵磁電流，進行通道切換試驗，通道切換命令(A通道至B通道)發(fā)出后，勵磁電流突然增大，勵磁變壓器保護動作，作用于發(fā)電機解列跳閘。

(2) 事故分析：

事故發(fā)生后，檢查B通道和勵磁變壓器保護裝置，結果表明B通道和勵磁變壓器保護裝置均工作正常，重新開機，B通道也能正常帶負荷運行。但發(fā)現當發(fā)電機空載時，進行A通道和B通道切換，發(fā)電機定子電壓無擾動;當發(fā)電機負載時，進行A通道和B通道切換，發(fā)電機定子電壓有明顯的偏移，遂將事故原因分析重點放在A通道和B通道參數差異上，比較發(fā)現：A通道無功調差系數為0，B通道無功調差系數誤設置為-15%。

無功調差系數的定義為發(fā)電機無功功率為額定容量時，疊加在電壓測量值的發(fā)電機定子電壓的百分數。無功功率調差系數為-15%的含義為當發(fā)電機無功功率為額定容量時，發(fā)電機定子電壓測量等效降低-15%，即相當于增加勵磁電流直至發(fā)電機定子電壓增加15%，事故發(fā)生時，無功功率(100MVar)近似為額定容量(235MVA)的42.5%，由于A通道無功功率調差系數為0，B通道無功功率調差系數為-15%，當勵磁從A通道運行切換至B通道運行時，相當于發(fā)電機電壓要增加6.37%，勵磁電流急劇增加，超過勵磁變壓器保護啟動值，延時后動作跳閘，發(fā)電機解列滅磁。

(3) 事故處理：

重新設置無功功率調差系數，A通道和B通道定值相同，發(fā)電機并網后重新做A通道和B通道切換試驗，試驗順利完成，發(fā)電機定子電壓、無功功率和勵磁電流無明顯變化。

檢查勵磁調節(jié)器勵磁電流過勵限制定值和勵磁變壓器保護裝置定值配合情況，保證出現誤強勵時，勵磁調節(jié)器勵磁電流過勵限制先動作降低勵磁電流，不能出現勵磁變壓器保護先動作于發(fā)電機解列。

4. 近端負荷設置負調差引起發(fā)電機無功波動故障分析

(1) 故障現象：

某大型國企自備電廠60MW機組，原勵磁系統(tǒng)為老式模擬式勵磁調節(jié)器，利用檢修期間更換為微機型勵磁調節(jié)器，勵磁調節(jié)器調試完成后，發(fā)電機進行并網試驗，試驗期間發(fā)電機無功功率運行穩(wěn)定，數天后，發(fā)電機重新開機后，發(fā)電機機端電壓和無功功率出現長期不平息的波動現象。

(2)故障分析：

故障發(fā)生后，電廠和廠家技術人員對故障進行技術分析，對試驗期間的錄波數據和故障時的錄波數據進行對比分析，結果顯示前后的不同：試驗期間發(fā)電機的負荷主要輸出至高壓母線(35KV)，再經由高壓母線(35KV)供給企業(yè)使用;而故障時發(fā)電機的負荷主要供給低壓母線(6.3KV)使用。重新對定值進行核算，無功調差系數設置為-4%，由于發(fā)電機主接線采用單元接線，因此調試人員根據勵磁標準中無功功率調差設定的建議，選擇無功調差系數為-4%，但是忽略低壓母線負荷的作用，對于母線負荷而言，發(fā)電機定子與負荷之間阻抗為零，根據無功功率調差系數的物理意義，對于機端負荷較重的發(fā)電機組，其無功功率調差系數必須為正。

(3)故障處理：

將無功功率調差系數更改為4%后，發(fā)電機無功功率波動很快平息后，運行穩(wěn)定。