那吉航運(yùn)樞紐機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)維護(hù)案例分析

摘要 那幾航運(yùn)樞紐勵(lì)磁系統(tǒng)案例分析。

關(guān)鍵詞 強(qiáng)勵(lì)限制；欠勵(lì)限制；故障信號(hào)；故障分析

中圖分類號(hào) TM312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-（2012）122-0098-02

那吉航運(yùn)樞紐位于廣西百色市田陽縣那坡鎮(zhèn)境內(nèi)右江河道上，距田陽縣城22 km，距上游百色水利樞紐61.8 km，是國務(wù)院批準(zhǔn)的郁江綜合利用規(guī)劃10個(gè)梯級(jí)中的第4個(gè)梯級(jí)，是百色水利樞紐的反調(diào)節(jié)水庫，是一座以航運(yùn)為主、結(jié)合發(fā)電、兼有其它效益的水資源綜合利用工程。那吉水電站廠房安裝有3臺(tái)單機(jī)容量為22 MW的燈泡貫流雙重調(diào)節(jié)卡普蘭式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量66 MW。3臺(tái)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)均采用廣州擎天電氣控制實(shí)業(yè)有限公司的EXC9000型全數(shù)字式靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)。EXC9000型全數(shù)字式靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)是廣州擎天電氣控制實(shí)業(yè)有限公司開發(fā)的第四代微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是功能軟件化、系統(tǒng)數(shù)字化。該系統(tǒng)的數(shù)字化不僅體現(xiàn)在調(diào)節(jié)器，也體現(xiàn)在功率柜和滅磁柜。勵(lì)磁系統(tǒng)的各個(gè)部分均能實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)、智能顯示、智能控制、信息智能傳輸和智能測(cè)試，極大地提高了裝置的可靠性和工藝水平。那吉電廠三臺(tái)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)相同，分別是：額定勵(lì)磁電壓：342.2 V、額定勵(lì)磁電流：670 A、空載勵(lì)磁電壓：196.8 V、空載勵(lì)磁電流：385.3 A、強(qiáng)行勵(lì)磁電壓：不小于額定勵(lì)磁電壓的2倍、強(qiáng)行勵(lì)磁電流：2倍額定勵(lì)磁電流下允許時(shí)間20秒。

1 故障分析

從2008年初機(jī)組運(yùn)行至今，3臺(tái)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，調(diào)節(jié)可靠，未出現(xiàn)大的問題。下面就運(yùn)行過程中出現(xiàn)的兩個(gè)小問題談?wù)剛€(gè)人的分析見解。

1）2012年12月13日1號(hào)機(jī)勵(lì)磁強(qiáng)勵(lì)限制和欠勵(lì)限制同時(shí)動(dòng)作。

2012年12月13日05時(shí)24分51秒前，1號(hào)機(jī)組正常運(yùn)行，當(dāng)時(shí)1號(hào)機(jī)組的有功功率是15.29 MW，無功功率是3.36 MVAR，勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)模式為恒Q調(diào)節(jié)模式，2#、3#機(jī)組處在停機(jī)熱備狀態(tài)。05時(shí)24分52秒，上位機(jī)監(jiān)控報(bào)警窗口播報(bào)“1#機(jī)端電壓大于80%未動(dòng)作”，05時(shí)24分55秒，上位機(jī)監(jiān)控報(bào)警窗口同時(shí)播報(bào)“#機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作動(dòng)作”和“1#機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜欠勵(lì)限制動(dòng)作動(dòng)作”。

以下是具體的監(jiān)控窗口播報(bào)內(nèi)容：

2012-09-13 05：24：52 1#機(jī)端電壓大于80% 未動(dòng)作；

2012-09-13 05：24：55 1#機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作 動(dòng)作；

2012-09-13 05：24：55 1#機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜欠勵(lì)限制動(dòng)作 動(dòng)作；

2012-09-13 05：24：56 1#機(jī)端電壓大于80% 動(dòng)作；

2012-09-13 05：25：48 1#機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作 未動(dòng)作；

2012-09-13 05：26：10 1#機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜欠勵(lì)限制動(dòng)作 未動(dòng)作；

2012-09-13 05：29：12 1#機(jī)減磁（開出） 動(dòng)作；

2012-09-13 05：29：16 1#機(jī)減磁（開出） 未動(dòng)作；

2012-09-13 05：29：38 1#機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜欠勵(lì)限制動(dòng)作 動(dòng)作；

2012-09-13 05：31：23 1#機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜欠勵(lì)限制動(dòng)作 未動(dòng)作；

2012-09-13 05：31：49 1#機(jī)增磁（開出） 動(dòng)作；

2012-09-13 05：31：54 1#機(jī)增磁（開出） 未動(dòng)作；

2012-09-13 05：32：06 1#機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜欠勵(lì)限制動(dòng)作 動(dòng)作；

2012-09-13 05：35：46 1#機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜欠勵(lì)限制動(dòng)作 未動(dòng)作；

2012-09-13 05：49：52 1#機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜欠勵(lì)限制動(dòng)作 動(dòng)作。

在故障發(fā)生后，運(yùn)行值班人員在上位機(jī)調(diào)整無功功率發(fā)現(xiàn)增無功功率時(shí)主監(jiān)控畫面上的無功顯示值反而變小，減無功功率時(shí)主監(jiān)控畫面上的顯示值反而增大，初步得出錯(cuò)誤結(jié)論認(rèn)為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器增減勵(lì)磁功能出錯(cuò)了，調(diào)節(jié)功能變反了。

事后取出的故障錄播圖如圖1。從故障錄波圖上可以看出故障前110 KV母線電壓有效值是61伏左右，發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電壓均在56伏左右，三相機(jī)端電流均在0.431安左右，故障發(fā)生后，110KV母線電壓和機(jī)端三相電壓均逐漸變小，在故障發(fā)生后的1220毫秒至1960毫秒電壓降至本次事故的最低值，110KV母線電壓值是36.5伏左右，發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電壓均在40伏左右，同時(shí)，機(jī)端三相電流快速的變大，從正常時(shí)的0.431安到故障發(fā)生后的1220毫秒至1960毫秒之間的1.445安左右。故障消失后110 KV母線電壓和機(jī)端三相電壓以及機(jī)端三相電流均恢復(fù)故障前的正常值。結(jié)合當(dāng)班人員的描述，故障發(fā)生后，在上位機(jī)調(diào)節(jié)無功功率發(fā)生以下現(xiàn)象：增無功時(shí)，上位機(jī)無功功率顯示值變小；減無功時(shí)，上位機(jī)無功功率顯示值變大，可以判斷故障發(fā)生后1號(hào)機(jī)組的實(shí)際無功功率已經(jīng)變成負(fù)值（勵(lì)磁系統(tǒng)液晶觸摸顯示屏可以顯示正負(fù)值，而上位機(jī)監(jiān)控畫面只能顯示正值），已經(jīng)從系統(tǒng)吸收無功功率，由故障前的滯相運(yùn)行變成故障后的進(jìn)相運(yùn)行。

2 1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)欠勵(lì)限制動(dòng)作的原因。

從定義上我們得知，欠勵(lì)限制是用來防止并網(wǎng)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)組因勵(lì)磁電流過度減小而失去同步或因機(jī)組過度進(jìn)相引起發(fā)電機(jī)定子端部過熱。欠勵(lì)限制器的任務(wù)是確保機(jī)組在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，將發(fā)電機(jī)的功率運(yùn)行點(diǎn)（P，Q）限制在欠勵(lì)限制線的上方。當(dāng)時(shí)2號(hào)機(jī)組的有功負(fù)荷為15.29 MW，無功功率為3.36 Mvar，在恒Q模式下運(yùn)行。根據(jù)勵(lì)磁欠勵(lì)限制動(dòng)作原理和1號(hào)機(jī)組報(bào)警內(nèi)容以及故障錄播圖得來的信息，可以得出以下結(jié)論：

電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)發(fā)生故障時(shí)，電網(wǎng)系統(tǒng)電壓降低，也影響到我廠的機(jī)端母線電壓，而我廠的機(jī)組有功功率不變，無功功率在恒Q模式下運(yùn)行，調(diào)節(jié)和響應(yīng)的速度比較慢，基本維持機(jī)組的無功功率不變的狀態(tài)。根據(jù)Pm=UIcosφ的公式，在有功功率維持不變，機(jī)端電壓下降的情況下，定子電流就會(huì)上升，在機(jī)組無功功率基本維持不變的情況下，造成定子電流上升的原因，是機(jī)組從電網(wǎng)吸收了無功功率，造成了機(jī)組的進(jìn)相運(yùn)行。為防止機(jī)組過度進(jìn)相引起發(fā)電機(jī)定子端部過熱，保證發(fā)電機(jī)的無功功率運(yùn)行在欠勵(lì)限制曲線的上方，機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行至欠勵(lì)限制曲線時(shí)，報(bào)欠勵(lì)限制動(dòng)作信號(hào)。

3 1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)限制動(dòng)作的原因。

勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)是發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)因遭受較大擾動(dòng)（如線路短路故障）導(dǎo)致發(fā)電廠高壓母線和發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓大幅降低時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器快速控制功率整流橋全開放以輸出最大勵(lì)磁電流的特殊運(yùn)行方式。一般勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作條件是機(jī)端電壓低于0.8Ue，響應(yīng)時(shí)間不大于0.1秒。發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)可以在系統(tǒng)電壓跌落后通過大量輸出無功功率來迅速抬升發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和主變高壓側(cè)母線電壓，對(duì)保證發(fā)電機(jī)有功功率送出以提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性、維持系統(tǒng)電壓水平并在故障切除后加快母線電壓的恢復(fù)速度以提高電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性有重要作用，同時(shí)也為繼電保護(hù)裝置正確判斷并切除故障提供條件。通過故障錄波圖我們可以看到故障發(fā)生后我廠1號(hào)機(jī)組機(jī)端電壓只有故障前的40/56=0.715倍，且時(shí)間跨度也比較長，符合強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作條件，所以1號(hào)機(jī)組強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作是由于機(jī)端電壓大幅度降低所致。

通過分析， 1號(hào)機(jī)組同時(shí)發(fā)欠勵(lì)限制和強(qiáng)勵(lì)限制動(dòng)作信號(hào)是由于系統(tǒng)電壓大幅度降低而我廠由于在恒Q調(diào)節(jié)模式下響應(yīng)緩慢導(dǎo)致我廠機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行和機(jī)端電壓大幅度降低所致。而故障發(fā)生后1號(hào)機(jī)組無功實(shí)際值是負(fù)值，而上位機(jī)不能反映負(fù)值，只能是正值，所以就導(dǎo)致了在上位機(jī)增無功的時(shí)候，控制畫面顯示的數(shù)字反而變小，而減無功的時(shí)候，控制畫面上顯示值反而是增大的結(jié)果。

2號(hào)機(jī)組在投入恒Q模式下發(fā)“2號(hào)機(jī)組A/B/C套調(diào)節(jié)器故障”、“2號(hào)機(jī)組A/B套檢測(cè)系統(tǒng)故障”、“脈沖故障”、“2號(hào)機(jī)組1/2PT故障”、“2號(hào)機(jī)組A/B電源故障”、“起勵(lì)失敗”、“通訊故障”等故障信號(hào)

從2011年6月起2號(hào)機(jī)組出現(xiàn)了一個(gè)問題，每次開機(jī)后，只要一投入恒Q調(diào)節(jié)模式，均會(huì)馬上播發(fā)“2號(hào)機(jī)組A/B/C套調(diào)節(jié)器故障”、“2號(hào)機(jī)組A/B套檢測(cè)系統(tǒng)故障”、“脈沖故障”、“2號(hào)機(jī)組1/2PT故障”、“2號(hào)機(jī)組A/B電源故障”、“起勵(lì)失敗”、“通訊故障”等一系列故障信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)器本身工控機(jī)顯示燈正常，勵(lì)磁系統(tǒng)觸摸屏無故障顯示，但是智能I/O板上相應(yīng)的故障指示燈都亮。通過分析后，認(rèn)為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)該無故障，問題很可能出現(xiàn)在和智能I/O板有連接的開關(guān)量板、單片機(jī)系統(tǒng)板、智能控制板或者智能I/O板本身。得出初步結(jié)論后，把2號(hào)機(jī)組的開關(guān)量板、單片機(jī)系統(tǒng)板、智能控制板分別和3號(hào)機(jī)組的對(duì)換，2號(hào)機(jī)組依然發(fā)以上一系列故障信號(hào)；結(jié)合每次只要復(fù)位智能I/O板的SW1復(fù)位按扭，故障都會(huì)消失一段時(shí)間然后重發(fā)的現(xiàn)象，得出最終結(jié)論：問題處在智能I/O板上，是程序錯(cuò)亂所致。經(jīng)過聯(lián)系后，廠家技術(shù)人員到廠把2號(hào)機(jī)組智能I/O板程序重新刷一次，故障消失。

4 結(jié)束語

1）經(jīng)過5年的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)總結(jié)，電廠技術(shù)人員很好的掌握了勵(lì)磁系統(tǒng)的專業(yè)理論知識(shí)和運(yùn)行維護(hù)知識(shí)，為電廠機(jī)組的安全運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障。

2）運(yùn)行維護(hù)人員在日常工作中，要堅(jiān)持學(xué)習(xí)，對(duì)每一個(gè)故障信號(hào)，可疑信號(hào)都不放過，務(wù)必弄清楚每一個(gè)信號(hào)的發(fā)信條件，弄清楚每一個(gè)故障信號(hào)的發(fā)信原因，做到心中有數(shù)，在不斷的學(xué)習(xí)總結(jié)中提高自己。

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