王新

摘 要：失磁是發(fā)電機運行過程中常見的故障之一，運行中的發(fā)電機失磁時，其出口電勢會降低，靜穩(wěn)態(tài)平衡會被破壞，發(fā)電機的安全穩(wěn)定運行會受到嚴重威脅。本文對一起300MW發(fā)電機因失磁保護動作而跳閘的事件，進行動作原因分析，列出處理方案，從而確保電網(wǎng)和機組的安全運行。

關(guān)鍵詞：失磁保護；滅磁開關(guān)；大功率繼電器；直流系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.152

0 引言

某發(fā)電廠裝機容量為2*300MW，#2發(fā)電機正常運行時，發(fā)變組保護（A、B柜）失磁保護動作， #2機組跳閘，現(xiàn)場檢查發(fā)電機確實失磁，發(fā)變組失磁保護動作正確，隨后進行了故障原因排查和處理。該廠使用的勵磁系統(tǒng)為UNITROL 5000型，是瑞士ABB公司于98年推出的數(shù)字式同步發(fā)電機靜止勵磁系統(tǒng)，為UNITROL系列的第五代勵磁系統(tǒng)，已投運五年，期間更換通道I主控板（COB）一塊，更換冷卻風扇三組，無其他存在問題。

1 失磁保護動作情況說明

#2機在失磁保護動作后，電氣檢修人員立即到現(xiàn)場對失磁跳閘原因進行檢查，發(fā)變組保護裝置、勵磁系統(tǒng)及其他電氣設(shè)備無故障情況發(fā)生，發(fā)電機確實失磁，保護動作正確。調(diào)取了故障錄波器故障波形，進一步分析失磁原因，具體波形見圖1：

通過故障錄波器我們可以看出，在發(fā)電機失磁t2t3保護動作前1.763秒，勵磁電流突然下降，隨之勵磁電壓也隨之下降，在失磁保護動作后2.5秒，發(fā)電機出口斷路器斷開。

檢查DCS后臺記錄，在勵磁電壓和電流降低時，發(fā)電機各項指標正常，發(fā)電機有功和無功功率也正常，并無異常波動，在發(fā)電機保護去斷開發(fā)電機出口斷路器的同時，滅磁開關(guān)也同時斷開。通過檢查勵磁系統(tǒng)故障時的故障記錄，發(fā)現(xiàn)勵磁系統(tǒng)在當時并無報警記錄，只有外部跳閘指令記錄（A143）。

綜合上述故障錄波器及DCS后臺記錄，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機勵磁電壓、電流和勵磁系統(tǒng)正常退勵逆變滅磁波形非常類似，勵磁退出運行后，造成發(fā)電機組失磁，但勵磁系統(tǒng)在并網(wǎng)運行期間會閉鎖遠方退勵及其他退勵命令。

2 故障分析及處理

經(jīng)全面排查，發(fā)現(xiàn)#2機直流系統(tǒng)存在串入交流回路的情況，檢查發(fā)現(xiàn)輸煤系統(tǒng)#7皮帶就地控制箱改造后接線錯誤，設(shè)備啟停操作時交流會串入直流系統(tǒng)，而失磁保護動作前，#7皮帶就地控制箱進行了啟停操作。本次直流系統(tǒng)混入交流，對勵磁系統(tǒng)造成干擾，應(yīng)是本次失磁保護動作的主要原因。但根據(jù)有些電廠出現(xiàn)的直流串入交流的故障跳閘分析，與本次的情況不一致，其故障時對勵磁系統(tǒng)外部跳閘信號回路影響較大，容易造成外部跳閘繼電器動作，滅磁開關(guān)跳閘，而此次#2機故障并未出現(xiàn)開關(guān)在運行時跳閘的情況，鑒于此種情況，為確保勵磁系統(tǒng)的可靠運行，作出以下處理方案：

（1）對#7皮帶就地控制箱接線進行整改，避免交流串入直流系統(tǒng)的故障再次發(fā)生。因輸煤系統(tǒng)潮濕、粉塵多，直流系統(tǒng)容易發(fā)生故障，將輸煤系統(tǒng)使用的直流電源移至輔控直流系統(tǒng)，與主廠房直流系統(tǒng)徹底斷開，避免輸煤系統(tǒng)直流故障而影響主機系統(tǒng)。

（2）#2機勵磁系統(tǒng)在兩個月前，依據(jù)國網(wǎng)要求對勵磁系統(tǒng)過勵限制進行修改，以滿足勵磁系統(tǒng)限制器滿足標準，由專業(yè)工程師對#2機進行了軟件升級，但此次升級僅限于修改限制器的公式，并未對勵磁系統(tǒng)的其它邏輯進行改動。經(jīng)檢查，邏輯修改和本次失磁保護動作無關(guān)聯(lián)，不需進行整改。

（3）更換通道I主控板（型號：UNS 2880），更換勵磁系統(tǒng)主控板到各功率柜用于傳遞可控硅觸發(fā)控制信號扁平線W13。

（4）勵磁系統(tǒng)外部跳閘繼電器更換。外部跳閘繼電器與本次故障無關(guān)，但按照《國網(wǎng)十八項電網(wǎng)重大反事故措施（2011修訂版）》中15.7.8中的要求：所有涉及直接跳閘的重要回路應(yīng)采用動作電壓在額定直流電源電壓的55%～70%范圍內(nèi)的中間繼電器，并要求動作功率不低于5W。原中間繼電器電壓為24V，需將原勵磁系統(tǒng)外部跳閘繼電器K291/K292更換為大功率繼電器，以確保設(shè)備的可靠運行。

（5）對勵磁系統(tǒng)進行靜態(tài)檢查，對勵磁系統(tǒng)內(nèi)部接線進行緊固及其他常規(guī)靜態(tài)試驗。

3 結(jié)束語

發(fā)電機失磁的危害較大，失磁的發(fā)電機從電力系統(tǒng)中吸收無功功率，引起電力系統(tǒng)的電壓下降，如果電力系統(tǒng)中無功功率儲備不足，破壞了負荷與各電源間的穩(wěn)定運行，甚至使電力系統(tǒng)因電壓崩潰而瓦解。由于出現(xiàn)轉(zhuǎn)差，在發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路中出現(xiàn)頻差電流，頻差電流在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生的損耗，如果超出允許值，將使轉(zhuǎn)子過熱。而流過轉(zhuǎn)子表層的頻差電流，還可能使轉(zhuǎn)子本體與槽楔、護環(huán)的接觸面上發(fā)生嚴重的局部過熱而灼傷。但大型發(fā)電機組的勵磁系統(tǒng)環(huán)節(jié)多，滅磁開關(guān)誤動、設(shè)備故障、人員過失等造成低勵或失磁的原因很復(fù)雜，也造成了事故處理分析中的難點，難以模擬故障現(xiàn)象，越是此類問題越要深入分析故障原因。該廠發(fā)電機失磁保護動作，按照處理方案整改后，到目前勵磁系統(tǒng)已運行五年，未發(fā)生任何異常情況。

參考文獻：

[1]王維儉.電氣主設(shè)備繼電保護原理與應(yīng)用[J].北京：中國電力出版社，1996.