一起發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器故障原因分析

廖春宏

（福建省池潭水力發(fā)電廠，福建 三明 354400）

0 引言

勵磁調(diào)節(jié)器是發(fā)電機(jī)機(jī)組的重要組成部分。近年來，機(jī)組無功擺動引發(fā)的事故在勵磁調(diào)節(jié)器運(yùn)行事故中占據(jù)了較大的比重。

2012年11月，國內(nèi)某電廠發(fā)生了一起因勵磁調(diào)節(jié)器采樣故障引起機(jī)組無功擺動故障，造成機(jī)組跳閘的事故。為了確保電力系統(tǒng)安全、可靠、連續(xù)運(yùn)行，對這次事故進(jìn)行了分析，找出原因，杜絕類似事故再次發(fā)生。

1 事故發(fā)生經(jīng)過

2012-11-22T13:33:24，某電廠監(jiān)控系統(tǒng)顯示“2號機(jī)組勵磁調(diào)節(jié)器綜合限制動作”、“2號機(jī)組勵磁欠勵動作”、“2號機(jī)組調(diào)速器重錘事故停機(jī)”、“2號機(jī)組調(diào)速器事故停機(jī)”、“2號機(jī)組調(diào)速器緊急事故停機(jī)”。

13:33:25，該監(jiān)控系統(tǒng)顯示“2號機(jī)組勵磁調(diào)節(jié)器告警”、“2號機(jī)組電流Ia1330動作”、“2號機(jī)組電流Ib1350動作”、“2號機(jī)組電流Ic1333動作”、“公用系統(tǒng)故障錄波裝置啟動”。

13:33:30，該監(jiān)控系統(tǒng)顯示“2號機(jī)組電氣事故”、“2號機(jī)組調(diào)速器機(jī)柜事故停機(jī)”、“2號機(jī)組后備保護(hù)動作”、“2號機(jī)組調(diào)速器重錘事故停機(jī)”、“2號機(jī)組調(diào)速器事故停機(jī)”、“2號機(jī)組調(diào)速器緊急事故停機(jī)”。

2 檢查處理過程

(1) 對2號機(jī)組勵磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)器A套報“欠勵動作”、“UF不平衡”告警。

(2) 更換模擬量采樣板，零起升壓試驗后，勵磁調(diào)節(jié)器切換為“B套為主套”運(yùn)行12 h，A套仍然報“欠勵動作”、“UF不平衡”告警。更換主板，在同樣條件下運(yùn)行48 h，上述故障沒有報出。

(3) 對更換了模擬量采樣板、主板后的勵磁調(diào)節(jié)器A套進(jìn)行了小電流試驗(調(diào)節(jié)器參數(shù)未做任何更改，補(bǔ)償角度為-7°)。由小電流試驗結(jié)果以及調(diào)節(jié)器信息量窗口的檢測數(shù)據(jù)可知，更換后的主板正常，控制脈沖發(fā)出與回讀正常。

(4) 分析2路PT(電壓互感器)電壓輸入波形發(fā)現(xiàn)，機(jī)組在空載狀態(tài)時，增加濾波板前，由勵磁變采樣過來的PT電壓輸入波形諧波較大，波峰波谷畸變較嚴(yán)重，畸變范圍為5 %～8 %。此時調(diào)節(jié)器及界面采樣值波動較大，影響采樣的準(zhǔn)確性。正弦波在接近最高點(diǎn)時有很大的畸變毛刺，因此調(diào)節(jié)器采樣得到的三相電壓會出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象(UF不平衡告警原因)，采樣所得到的電壓量也會出現(xiàn)錯誤。當(dāng)增加濾波板后，PT波形為光滑平穩(wěn)的正弦波，波峰波谷無諧波，可知增加濾波板后波形改善很大。

機(jī)組在空載狀態(tài)時，由勵磁調(diào)節(jié)器增加濾波板后的PT電壓輸入采樣結(jié)果可知， 增加濾波板后調(diào)節(jié)器界面采樣值跳動較小，基本維持平衡，說明增加濾波板后調(diào)節(jié)器采樣的準(zhǔn)確性有很大提高。觀察其他窗口信息量，如機(jī)端測頻、同步測頻、機(jī)端相序、同步相序以及各脈沖回讀均正確。排除PT電壓輸入其他采樣引起的告警。

更換2號機(jī)組勵磁調(diào)節(jié)器模擬量采樣板、CPU主板后，將2號機(jī)組投入使用，復(fù)位報警信號，機(jī)組勵磁系統(tǒng)正常運(yùn)行至今。

3 故障原因分析

查閱勵磁調(diào)節(jié)器錄波波形圖可知，事故發(fā)生時，機(jī)端電壓突然上升到106 V、再降到103 V左右，勵磁電流由81 %下降到30 %左右，導(dǎo)致無功大幅下降，由7 Mvar下降到-26 Mvar，定子電流因機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行而大幅上升。引起這一系列反應(yīng)的最根本原因是勵磁調(diào)節(jié)器采樣得到的機(jī)端電壓變大。由于機(jī)端電壓采樣一直高于電壓給定值，勵磁調(diào)節(jié)器一直減磁，最終導(dǎo)致機(jī)組進(jìn)相失磁，保護(hù)跳機(jī)。

檢查2號機(jī)組模擬量采樣板、CPU主板，發(fā)現(xiàn)電路板上有一定積塵，且勵磁調(diào)節(jié)器柜內(nèi)亦有較為嚴(yán)重的積灰。

分析2號機(jī)組無功擺動，勵磁調(diào)節(jié)器模擬量采樣板損壞的原因如下：

(1) 2號機(jī)組勵磁調(diào)節(jié)屏裝設(shè)在操作層，運(yùn)行環(huán)境差、空間小、環(huán)境灰塵大(機(jī)組大修，機(jī)械設(shè)備打磨灰塵大)，造成電子元件工作不穩(wěn)定；

(2) 勵磁PT電壓波形諧波較大，波峰波谷畸變較嚴(yán)重，畸變范圍為5 %～8 %;

(3) 2，3號機(jī)組勵磁調(diào)節(jié)器已運(yùn)行9年，超出電子元件使用壽命，故障逐漸顯現(xiàn)。

4 預(yù)防措施

(1) 在操作層裝設(shè)小空調(diào)，通過空調(diào)制冷及時調(diào)整機(jī)旁設(shè)備運(yùn)行溫度，減小屏內(nèi)設(shè)備積塵，改善控制屏柜運(yùn)行環(huán)境。

(2) 增加勵磁PT電壓輸入濾波板，改善機(jī)組勵磁PT電壓輸入端波形。

(3) 結(jié)合實際，將1～3號機(jī)組勵磁調(diào)節(jié)器(運(yùn)行年限已達(dá)9年)列入技術(shù)改造項目，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。