發(fā)電機(jī)滅磁開(kāi)關(guān)跳閘原因分析及改造方法

摘要：2014年初，綏電公司俄制2×800MW機(jī)組性能優(yōu)化升級(jí)改造成單機(jī)容量為880MW的熱電聯(lián)營(yíng)機(jī)組，并入東北電網(wǎng)。綏中發(fā)電廠(chǎng)是東北地區(qū)總裝機(jī)容量最大的火力發(fā)電廠(chǎng)，是聯(lián)接華北和東北電網(wǎng)的重要電源支撐點(diǎn)，也是東北電網(wǎng)與華北電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的樞紐電廠(chǎng)，其勵(lì)磁系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行將直接關(guān)系到兩大電網(wǎng)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。綏中電廠(chǎng)2×880MW汽輪發(fā)電機(jī)組選用的是南瑞電控公司生產(chǎn)的勵(lì)磁系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：熱電聯(lián)營(yíng)，勵(lì)磁系統(tǒng)，滅磁開(kāi)關(guān)，跳閘。

1.引言

綏中電廠(chǎng)2×880MW熱電聯(lián)營(yíng)機(jī)組選用的是南瑞電控公司生產(chǎn)的勵(lì)磁系統(tǒng)，滅磁開(kāi)關(guān)選用的是GE公司生產(chǎn)的Gerapid 8007型滅磁開(kāi)關(guān)。滅磁開(kāi)關(guān)運(yùn)行是否可靠，是關(guān)系到機(jī)組能否安全穩(wěn)定運(yùn)行重要標(biāo)志。

2.發(fā)電機(jī)滅磁開(kāi)關(guān)的作用

滅磁開(kāi)關(guān)是接通和切斷勵(lì)磁電流，同時(shí)斷開(kāi)時(shí)接通滅磁電阻投入滅磁回路，防止發(fā)電機(jī)過(guò)電壓。當(dāng)發(fā)電機(jī)停機(jī)斷開(kāi)發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)時(shí)，由于原來(lái)發(fā)電機(jī)還帶有一部分負(fù)荷，此時(shí)轉(zhuǎn)子還供有比空載勵(lì)是流還大的工作電流，當(dāng)發(fā)電機(jī)主開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)所有的勵(lì)磁電流及由于外界負(fù)荷的斷開(kāi)引起的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，這兩部分全部都用來(lái)建立電壓，使用滅磁開(kāi)關(guān)防止過(guò)壓擊穿。

3.發(fā)電機(jī)滅磁方式

1）逆變滅磁：發(fā)電機(jī)的正常滅磁都應(yīng)該采用逆變滅磁，只有事故時(shí)保護(hù)動(dòng)作才啟動(dòng)跳滅磁開(kāi)關(guān)等滅磁方式。

2）滅磁開(kāi)關(guān)開(kāi)斷滅磁：滅磁最初就是直接利用滅磁開(kāi)關(guān)吸收發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中儲(chǔ)存的能量進(jìn)行快速消滅發(fā)電機(jī)的主磁場(chǎng)。

3）機(jī)械跨接器滅磁：機(jī)械跨接器是M10，動(dòng)作后接通滅磁電阻60R，進(jìn)行滅磁。

4）電子跨接器滅磁：電子跨接器是由NES5160及晶閘管觸發(fā)模塊組成，動(dòng)作后接通滅磁電阻60R，進(jìn)行滅磁。滅磁電阻60R是由線(xiàn)性電阻組成。

4.二號(hào)發(fā)電機(jī)滅磁開(kāi)關(guān)跳閘實(shí)例分析

4.1事故前工況：2號(hào)機(jī)組有功功率533MW，無(wú)功功率24Mvar，轉(zhuǎn)子電壓315V，轉(zhuǎn)子電流2210A。

4.2事故經(jīng)過(guò)：2018年1月24日4時(shí)26分，2號(hào)發(fā)電機(jī)跳閘，2號(hào)發(fā)電機(jī)滅磁，汽輪機(jī)跳閘，鍋爐MFT。DCS畫(huà)面來(lái)“發(fā)變組主保護(hù)動(dòng)作”報(bào)警，2號(hào)主變高跳閘，廠(chǎng)用電切換到備用電源供電。

4.3跳閘原因分析：

1）發(fā)電機(jī)滅磁開(kāi)關(guān)QE11運(yùn)行中偷跳，引起機(jī)組失磁保護(hù)動(dòng)作，是機(jī)組停機(jī)的直接原因。

2）滅磁開(kāi)關(guān)偷跳原因分析如下：

⑴就地/遠(yuǎn)方手動(dòng)分閘使開(kāi)關(guān)跳閘：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)器錄波圖及變?yōu)橛涗洠窗l(fā)現(xiàn)其驅(qū)動(dòng)繼電器K453變位記錄，排除遠(yuǎn)方和就地操作跳閘的可能。

⑵保護(hù)動(dòng)作共有兩路信號(hào)使滅磁開(kāi)關(guān)跳閘，即保護(hù)跳閘1，保護(hù)跳閘2.通過(guò)機(jī)組故障錄波器和調(diào)節(jié)器錄波圖及變?yōu)橛涗?，在開(kāi)關(guān)分閘前未有變化動(dòng)作信號(hào)開(kāi)入，在滅磁開(kāi)關(guān)分閘后1秒鐘左右有保護(hù)

動(dòng)作1、2、信號(hào)開(kāi)入，排除其保護(hù)動(dòng)作引起跳閘的可能性。

⑶開(kāi)關(guān)本體手動(dòng)機(jī)械分閘：調(diào)閱現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控錄像，開(kāi)關(guān)跳閘時(shí)段無(wú)人員進(jìn)入勵(lì)磁間，排除人為操作驅(qū)動(dòng)桿的情況。

⑷分勵(lì)脫扣器動(dòng)作：通過(guò)調(diào)節(jié)器歷史數(shù)據(jù)及動(dòng)作原理得知，分勵(lì)脫扣器動(dòng)作是由時(shí)間繼電器K33、K32執(zhí)行，同時(shí)驅(qū)動(dòng)K457進(jìn)而驅(qū)動(dòng)K460封脈沖信號(hào)。在此次事件中，滅磁開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，調(diào)節(jié)器未檢測(cè)到封脈沖信號(hào)，故排除時(shí)間繼電器誤動(dòng)引起跳閘的可能。

注1：本次事故停機(jī)故障錄波可以看出，脈沖回讀故障信號(hào)在滅磁開(kāi)關(guān)分閘信號(hào)1.5秒后出現(xiàn)。

注2：2號(hào)機(jī)組正常逆功率停機(jī)錄波可以看出，脈沖回讀故障信號(hào)在滅磁開(kāi)關(guān)分閘信號(hào)0.1秒后出現(xiàn)。

⑸合閘保持回路脫口：Gerapid 8007型滅磁開(kāi)關(guān)合閘后采用機(jī)械保持方式，基本排除滅磁開(kāi)關(guān)合閘不到位引起跳閘的可能性。

⑹ED脫口線(xiàn)圈動(dòng)作：開(kāi)關(guān)內(nèi)部的控制部分由電源板、ED控制板、分勵(lì)控制板和合閘控制板組成。其動(dòng)作原理是ED脫口線(xiàn)圈由ED控制板控制，其控制信號(hào)為外部DC6V-24V的有源信號(hào)，該控制信號(hào)經(jīng)ED控制板內(nèi)部電路觸發(fā)可控硅，從而控制ED脫口線(xiàn)圈動(dòng)作，由于該控制板上電子元器件眾多，無(wú)法排除發(fā)生軟故障誤觸發(fā)可控硅接通跳閘線(xiàn)圈的可能性，初步確定其為滅磁開(kāi)關(guān)偷跳的直接原因。

綜上所述：滅磁開(kāi)關(guān)偷跳的初步原因?yàn)镋D控制板內(nèi)部電子元件軟故障誤觸發(fā)跳閘回路。

5.二號(hào)發(fā)電機(jī)滅磁開(kāi)關(guān)內(nèi)部控制板件改造過(guò)程分析

1）改造目的：為排除原GE開(kāi)關(guān)ED控制板誤觸發(fā)的可能性，進(jìn)一步增強(qiáng)機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性。

2）改造主體思路：GE開(kāi)關(guān)進(jìn)行局部改造，取消內(nèi)部控制板件，且將主、備分閘動(dòng)作線(xiàn)圈更換為強(qiáng)電動(dòng)作線(xiàn)圈。

3）改造具體實(shí)施：

a）GE開(kāi)關(guān)內(nèi)部接線(xiàn)按照新設(shè)計(jì)回路進(jìn)行重新連接

b）改造后控制電源直接接至線(xiàn)圈兩側(cè)，按照GE開(kāi)關(guān)說(shuō)明書(shū)對(duì)于通電時(shí)間等相關(guān)要求，勵(lì)磁系統(tǒng)滅磁控制回路需要同步進(jìn)行相應(yīng)更新，調(diào)整部分器件型號(hào)及時(shí)間繼電器的時(shí)間設(shè)定，完成后進(jìn)行回路對(duì)線(xiàn)測(cè)試，并按照設(shè)計(jì)圖紙對(duì)回路、滅磁開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)等項(xiàng)目進(jìn)行逐一檢查。

4）改造后性能檢查

滅磁開(kāi)關(guān)本體和控制回路改造完成后，對(duì)滅磁開(kāi)關(guān)相關(guān)性能試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試檢查。

5）開(kāi)關(guān)升級(jí)性能測(cè)試

GE開(kāi)關(guān)改造后，滿(mǎn)足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求“滅磁開(kāi)關(guān)在操作電壓額定值的80%時(shí)應(yīng)可靠合閘，在65%時(shí)應(yīng)能可靠分閘，低于30%時(shí)應(yīng)不動(dòng)作”。

6.結(jié)論

對(duì)于整個(gè)發(fā)變組乃至全電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，監(jiān)視的準(zhǔn)確性，調(diào)整的靈活性，控制的可靠性尤為重要。上述事例說(shuō)明GE滅磁開(kāi)關(guān)原始的缺陷，暴露出控制的不可靠性，通過(guò)對(duì)GE滅磁開(kāi)關(guān)內(nèi)部的改造，以及改造后的常規(guī)試驗(yàn)和升級(jí)性能試驗(yàn)，為機(jī)組可靠穩(wěn)定運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)豐富我們的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，為同行業(yè)兄弟單位提供更多的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1]黃耀群，李興源，《同步電機(jī)現(xiàn)代勵(lì)磁系統(tǒng)及其控制》，成都科技大學(xué)出版社，1993.

[2]中國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《大型汽輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件》，中國(guó)電力出版社，DL/T843—2010.

作者簡(jiǎn)介：李恩向，葫蘆島市電機(jī)工程協(xié)會(huì)會(huì)員，綏中發(fā)電有限責(zé)任公司維護(hù)部