發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)異常情況分析

曾玲

(廣州市旺隆熱電有限公司,廣東廣州 511340)

發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)異常情況分析

曾玲

(廣州市旺隆熱電有限公司,廣東廣州 511340)

本文針對(duì)旺隆電廠#1機(jī)大修結(jié)束后進(jìn)行空載試驗(yàn),相關(guān)發(fā)電機(jī)保護(hù)動(dòng)作這一現(xiàn)象,首先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行了仔細(xì)分析,然后分析了發(fā)電機(jī)定子電流產(chǎn)生原因及相關(guān)影響,制定了相關(guān)的預(yù)防性措施,希望能通過此次事件的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)能夠給存有類似潛在風(fēng)險(xiǎn)的電廠一些借鑒和參考,以有效防止此類事件的發(fā)生。

發(fā)變組空載試驗(yàn) 勵(lì)磁 勵(lì)磁涌流 PT斷線

1 概述

2014年3月15日旺隆電廠#1發(fā)電機(jī)大修后啟動(dòng),10時(shí)05分進(jìn)行#1機(jī)勵(lì)磁升壓試驗(yàn)時(shí),檢修人員在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器現(xiàn)場(chǎng)使用B套調(diào)節(jié)裝置采用“電壓閉環(huán)”方式手動(dòng)建立勵(lì)磁后,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器動(dòng)作異常,發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓異常升高,并在發(fā)電機(jī)定子、高廠變高壓側(cè)出現(xiàn)異常電流,勵(lì)磁變電流、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流電壓異常升高。發(fā)電機(jī)電壓升高后勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行限制控制,自動(dòng)降低勵(lì)磁電流電壓,最后發(fā)電機(jī)低壓過流保護(hù)動(dòng)作逆變滅磁。整個(gè)過程從建立勵(lì)磁到發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作持續(xù)時(shí)間約7.8秒。

檢修人員對(duì)發(fā)變組一次系統(tǒng)進(jìn)行檢查,未發(fā)現(xiàn)明顯短路點(diǎn),拉開PT小車后測(cè)量一次系統(tǒng)對(duì)地絕緣合格。檢修人員對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、發(fā)電機(jī)PT二次回路端子進(jìn)行核對(duì)檢查未發(fā)現(xiàn)異常。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)初步分析發(fā)變組一次系統(tǒng)無異常,發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電流是因?yàn)樽儔浩鬟^激磁出現(xiàn)涌流造成。經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)同意,允許再次進(jìn)行勵(lì)磁升壓試驗(yàn),但須嚴(yán)格控制定子電壓不超2.76kV,轉(zhuǎn)子電流不超106A。勵(lì)磁廠家在就地利用A套勵(lì)磁裝置升發(fā)電機(jī)電壓至1.38kV(額定電壓10%),檢查發(fā)電機(jī)機(jī)端和勵(lì)磁專用PT各相電壓正常,發(fā)電機(jī)和高廠變無異常電流,發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)專用PTB、C相異常電壓(經(jīng)檢查B、C相N613回路松動(dòng),緊固后正常)。

2 原因分析

旺隆電廠發(fā)變組系統(tǒng)主接線圖如圖一所示。

2.1 發(fā)變組故障錄波器所錄波形分析

發(fā)變組故障錄波器所錄波形如圖二所示,波形可以分為如下7個(gè)過程：(如圖2)。

過程1：0～200ms：轉(zhuǎn)子電流電壓緩慢增加(145V-161V,197.5A-200A),發(fā)電機(jī)A相電壓約3.33kV(二次值24.155V),B、C相電壓幾乎為零(二次值分別為2.916V和1.967V),勵(lì)磁變高壓側(cè)電流約5.64A(二次值0.282A),發(fā)電機(jī)定子和高廠變高壓側(cè)均未見電流。

過程2：200～3376ms：轉(zhuǎn)子電流、電壓開始迅速上升至最大,發(fā)電機(jī)端電壓、勵(lì)磁變高壓側(cè)電流迅速上升,發(fā)電機(jī)定子和高廠變高壓側(cè)電流開始出現(xiàn)并迅速上升。

過程3：3376～3776ms：發(fā)電機(jī)A相電壓最高升至11.91kV(二次值86.302V,額定相電壓1.49倍),B相電壓最高升至4.14kV(二次值29.994V,額定相電壓0.52倍),C相電壓最高升至3.47kV(二次值25.109V,額定相電壓0.44倍); 轉(zhuǎn)子電壓500V(23.536mA頂表,DCS記錄460V)、轉(zhuǎn)子電流2000A(24.018mA頂表,DCS記錄1608A);發(fā)電機(jī)出現(xiàn)平衡的三相定子電流,最大約7288A(二次值0.911A,額定電流的1.48倍);高廠變高壓側(cè)出現(xiàn)平衡的三相電流,最大約1100A(二次值0.440A,額定電流的0.66倍),低壓側(cè)A、B分支均未見電流;主變高壓側(cè)未見電流,低壓側(cè)無CT,無法監(jiān)測(cè)電流;勵(lì)磁變高壓側(cè)電流三相平衡,最大約140A(二次值7A,額定電流的3.33倍)。

過程4：3776～4006ms：轉(zhuǎn)子電壓開始下降,轉(zhuǎn)子電流仍頂表,發(fā)電機(jī)電壓、發(fā)電機(jī)定子電流、高廠變電流、勵(lì)磁變高壓側(cè)電流均開始下降。

過程5：4006～4496ms：轉(zhuǎn)子電壓、電流迅速下降至25.3V,298A;發(fā)電機(jī)A相電壓下降8.59kV(二次值62.248V,額定相電壓1.08倍),B相電壓下降2.75kV(二次值19.922V),C相電壓下降2.25kV(二次值16.305V);發(fā)電機(jī)定子電流、高廠變高壓側(cè)電流逐漸下降至0A。

過程6：4496～7596ms：發(fā)電機(jī)電壓逐漸下降至A相3.24kV(二次值23.477V),B相0.70kV(二次值5.070V),C相0.52kV(二次值3.732V);勵(lì)磁變高壓側(cè)電流、轉(zhuǎn)子電壓電流相應(yīng)逐漸下降。

過程7：7596～7755ms：發(fā)電機(jī)電壓、勵(lì)磁變高壓側(cè)電流、轉(zhuǎn)子電壓電流基本維持不變,7755ms滅磁開關(guān)分閘(發(fā)電機(jī)低壓過流保護(hù)動(dòng)作)。

2.2 原因分析

2.2.1 發(fā)電機(jī)電壓異常升高的原因

勵(lì)磁裝置起勵(lì)采用的是B套“電壓閉環(huán)”方式,A套跟蹤。B套裝置起勵(lì)后,勵(lì)磁裝置根據(jù)發(fā)電機(jī)端線電壓閉環(huán)控制增加勵(lì)磁,期間發(fā)出“勵(lì)磁調(diào)節(jié)器告警”、“勵(lì)磁調(diào)節(jié)器B套故障”,并自動(dòng)切換至A套電流閉環(huán)運(yùn)行。因?yàn)閯?lì)磁裝置過壓過流限制保護(hù),逐漸將轉(zhuǎn)子電壓電流降至較低值。

因?yàn)锽套勵(lì)磁調(diào)節(jié)采用的是勵(lì)磁專用PT作為主PT,公用PT作為備PT,根據(jù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器PT斷線和電壓相序錯(cuò)誤等故障信號(hào)可以判斷勵(lì)磁專用PT電壓回路存在異常,但因無其他數(shù)據(jù)參考無法判別具體異常電壓回路。

根據(jù)主變、高廠變過激磁時(shí)發(fā)電機(jī)定子電流、高廠變高壓側(cè)電流、勵(lì)磁變高壓側(cè)電流幅值基本相等,說明實(shí)際發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓基本對(duì)稱,波形正常。根據(jù)錄波器記錄,可以判斷機(jī)端公用PTA相電壓回路正常,B、C兩相異常。

因此發(fā)電機(jī)電壓異常升高的原因是勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置所用的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁專用PT和機(jī)端公用PT二次回路均存在問題,導(dǎo)致勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采樣的機(jī)端線電壓較實(shí)際電壓低,造成發(fā)電機(jī)電壓異常升高。

2.2.2 發(fā)電機(jī)、高廠變產(chǎn)生大電流的原因分析

發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓異常升高達(dá)到額定電壓的1.49倍左右,造成主變和高廠變、勵(lì)磁變過激磁,產(chǎn)生發(fā)電機(jī)定子電流、高廠變高壓側(cè)電流。根據(jù)電流量計(jì)算,主變低壓側(cè)應(yīng)也過激磁產(chǎn)生6000A左右的電流,但因無電流互感器,所以無法記錄。

2.2.3 發(fā)電機(jī)過壓保護(hù)未動(dòng)作的原因分析

異常期間,發(fā)電機(jī)實(shí)際電壓應(yīng)達(dá)到額定電壓的約1.5倍,超過了發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)值(1.3倍額定電壓),但因?yàn)檫^電壓保護(hù)判斷的是機(jī)端的線電壓,而根據(jù)錄波(見附圖二)發(fā)電機(jī)A相電壓最高升至11.91kV(二次值86.302V,額定相電壓1.49倍),B相電壓最高升至4.14kV(二次值29.994V,額定相電壓0.52倍),C相電壓最高升至3.47kV(二次值25.109V,額定相電壓0.44倍); 三相電壓的相角分別為A相334.330°,B相12.055°,C相6.671°,根據(jù)錄波器計(jì)算AB相的線電壓約為9.05kV(二次值65.554V,額定線電壓0.66倍),BC相的線電壓約為0.78kV(二次值5.676V,額定線電壓0.06倍),CA相的線電壓約為9.22kV(二次值66.793V,額定線電壓0.67倍)。保護(hù)裝置實(shí)際測(cè)量到的線電壓最大為額定電壓的0.66倍,未到保護(hù)定值所以未動(dòng)作。

圖一 發(fā)變組系統(tǒng)主接線圖

圖2

2.3.4 發(fā)電機(jī)低壓過流保護(hù)動(dòng)作的原因分析

發(fā)變組保護(hù)采用的帶電流記憶功能的低壓過流保護(hù),保護(hù)定值折算至一次值后為：動(dòng)作電壓8.28kV,動(dòng)作電流6400A,一段3.8秒解列,二段4.3秒全停,電流記憶時(shí)間4.8秒。異常期間保護(hù)裝置實(shí)際測(cè)量到BC相的線電壓最高為0.78kV,A、B、C三相電流最大值約7288A,滿足保護(hù)動(dòng)作條件,低壓過流一段、二段保護(hù)動(dòng)作跳開滅磁開關(guān)。

3 對(duì)發(fā)變組一次設(shè)備的影響

根據(jù)《汽輪發(fā)電機(jī)通用技術(shù)條件》、《QF-100-2型汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)品說明書》,發(fā)電機(jī)定子繞組耐壓能力須滿足30.6kV(2Un+3000V),允許短時(shí)過電流時(shí)間為定子電流為額定電流1.54倍時(shí)運(yùn)行30秒,轉(zhuǎn)子繞組耐壓能力須滿足2320V(10Un),轉(zhuǎn)子繞組允許短時(shí)過電流運(yùn)行時(shí)間按勵(lì)磁電壓是額定電壓2.08倍運(yùn)行10秒。

實(shí)際異常過程中,發(fā)電機(jī)定子電壓最高相電壓約為11.91kV,最高線電壓約為20.63kV,電流最大為額定電流的1.48倍,整個(gè)出現(xiàn)電流的持續(xù)時(shí)間不足5秒;轉(zhuǎn)子繞組最高電壓約為500V,持續(xù)時(shí)間不足1秒,均遠(yuǎn)小于說明書和技術(shù)規(guī)范的要求。

4 防范措施和改進(jìn)意見

修改#1、2機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器“起勵(lì)電壓給定”定值,由現(xiàn)在的“70%”調(diào)整為“10%”,防止起勵(lì)時(shí)電壓幅值升高過快。當(dāng)PT二次回路有改動(dòng)時(shí),可在PT一次側(cè)加380V正相序電壓,在PT二次側(cè)用專用相位儀檢查PT二次回路。升壓試驗(yàn)時(shí)可采用電流閉環(huán)方式,并保持單套調(diào)節(jié)器工作,退出跟蹤的調(diào)節(jié)器,同時(shí)在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器就地起勵(lì)操作位置增加臨時(shí)滅磁開關(guān)急停按鈕,便于異常情況下緊急處理。#1、2發(fā)電機(jī)機(jī)端PT采用的是推拉式小車,但#1機(jī)PT二次觸頭是采用彈壓方式連接,#2機(jī)PT二次觸頭是采用航空插頭插接式連接,相比而言更容易接觸不好。年底機(jī)組檢修時(shí)參考#2發(fā)電機(jī)PT或其他新型PT柜二次觸頭插接方式進(jìn)行改造,將二次觸頭改為為航空插頭或固定方式,提高設(shè)備可靠性。檢修、運(yùn)行人員加強(qiáng)學(xué)習(xí)培訓(xùn),熟悉勵(lì)磁裝置性能和PT柜結(jié)構(gòu)特點(diǎn),同時(shí)提高異常情況下的處理能力,及時(shí)切除故障。

5 結(jié)語

本文對(duì)旺隆電廠#1機(jī)開機(jī)空載試驗(yàn)的異?，F(xiàn)象進(jìn)行了分析,進(jìn)而提出了該異常現(xiàn)象的防范措施和改進(jìn)意見。

[1]王維儉.電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用[M].北京：水利電力出版社,2002.

[2]葛寶明,王祥珩,蘇鵬飛,等.電力變壓器的勵(lì)磁涌流判據(jù)及其發(fā)展方向[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2003,27(22).

[3]郭一夫.500kV牡丹變勵(lì)磁涌流實(shí)測(cè)波形數(shù)據(jù)分析[J].繼電器,2001.29(4).

[4]岳志剛,楊國(guó)旺,曲艷華.勵(lì)磁涌流對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響及其對(duì)策[J].高壓電器,2005,41(1).

曾玲(1982-),女,湖北武漢人,工程師,工學(xué)碩士,主要從事電廠電氣專業(yè)管理工作。