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湛江發(fā)電廠發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)失磁事故分析及改進(jìn)措施

文檔作者：伍民玉毛承雄文檔來源：華中科技大學(xué)電力工程系		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年08月13日
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20O4年7月
第5卷第7期
電力設(shè)備
Electrical Equipment
JuI．2D04
VoI．5 No．7
湛江發(fā)電廠發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)
失磁事故分析及改進(jìn)措施
伍民玉．毛承雄
(華中科技大學(xué)電力工程系，湖北武漢430074)
摘要：分析了湛江發(fā)電廠3號發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)中失磁事故原因，探討了發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行存在的問題，提出了發(fā)電
機(jī)手動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置及電源改進(jìn)措施，對發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行安全監(jiān)控進(jìn)行了研究。
關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；勵(lì)磁系統(tǒng)；失磁；安全控制
中圖分類號：TM 31；TM 307 ．1
0 概述 1 事故經(jīng)過
湛江發(fā)電廠3號發(fā)電機(jī)勵(lì)磁采用主、副勵(lì)磁機(jī)
他勵(lì)靜止二極管勵(lì)磁系統(tǒng)，簡稱三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，這是
一種在我國火電機(jī)組中應(yīng)用較廣泛的勵(lì)磁方式。
1999年投產(chǎn)時(shí)安裝使用DQIJT一2型分立組件的模擬
式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，這種勵(lì)磁調(diào)節(jié)器由于功能模塊數(shù)量
較多，給調(diào)試及維護(hù)帶來不便，一年后更換成GEC一1
型全數(shù)字式非線性勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。勵(lì)磁系統(tǒng)由主勵(lì)磁
機(jī)EXC輸出的交流電流，經(jīng)三相全波橋式接成的硅
整流柜整流后供給發(fā)電機(jī)G勵(lì)磁，而交流主勵(lì)磁機(jī)
EXC的勵(lì)磁則由中頻永磁副勵(lì)磁機(jī)PMG經(jīng)勵(lì)磁調(diào)
節(jié)器的晶閘管整流后供給。調(diào)節(jié)器根據(jù)發(fā)電機(jī)G
之端電壓互感器、電流互感器取得的iN節(jié)信號，實(shí)現(xiàn)
機(jī)組勵(lì)磁的自動(dòng)調(diào)節(jié)。發(fā)電機(jī)通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁可以在
發(fā)電機(jī)出口建立電壓，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，通過調(diào)節(jié)勵(lì)
磁，可以維持局部電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定，控制局部電網(wǎng)的
充電功率。湛江電廠開展進(jìn)相運(yùn)行，充分利用發(fā)電
機(jī)這一固有的能力，吸收系統(tǒng)多余的無功，維持較好
的電能質(zhì)量。由于進(jìn)相運(yùn)行是降低機(jī)組的熱穩(wěn)定性
和靜穩(wěn)定極限為代價(jià)來實(shí)現(xiàn)的，而3號發(fā)電機(jī)在調(diào)
試和運(yùn)行時(shí)沒有考慮進(jìn)相運(yùn)行，因此，發(fā)電機(jī)組要經(jīng)
過進(jìn)相試驗(yàn)后，才可以正式地投入進(jìn)相運(yùn)行，發(fā)電機(jī)
進(jìn)相試驗(yàn)如圖1所示。
圖1 3號發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)接線圖
1999年9月3日3號發(fā)電機(jī)在手動(dòng)勵(lì)磁方式
時(shí)，在進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)中失磁，試驗(yàn)人員手動(dòng)將發(fā)電機(jī)
與電網(wǎng)解列，沒有造成局部電網(wǎng)穩(wěn)定性破壞。
事故前運(yùn)行情況 按照《湛江發(fā)電廠3號發(fā)電機(jī)
組進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)方案》，電網(wǎng)方面，化州500 kV變電
站退出3 X 40 Mvar電抗器，湛江地區(qū)投人部分電容
器，粵西地區(qū)有功負(fù)荷615 MW，無功負(fù)荷256 Mvar，
按正常方式運(yùn)行；電廠方面，1、2、3號機(jī)組運(yùn)行(3 X
300 Mw)，實(shí)際出力510 MW，無功210 Mvar，220 kV
母線電壓234 kV。3號發(fā)電機(jī)在手動(dòng)勵(lì)磁方式時(shí)，
在進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)前，退出低勵(lì)限制、失磁保護(hù)，匝間
保護(hù)投測量，其余保護(hù)正常投人。3號機(jī)組有功
150 MW，無功從100 Mvar間斷降到一95 Mvar，各運(yùn)
行參數(shù)在容許范圍內(nèi)；第二次，3號機(jī)組有功200
MW，無功從60 Mvar間斷降到一65 Mvar；第三次，3
號機(jī)組有功250 Mw，無功從30 Mvar間斷降到一55
Mvar；第四次，3號機(jī)組有功300 MW，無功從30 Mvar
間斷降到一6 Mvar，約2 s，3號發(fā)電機(jī)失磁，試驗(yàn)人
員手動(dòng)將發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)解列，進(jìn)相試驗(yàn)結(jié)果見表1。
表1 3號發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)記錄
1999年9月3日
P Q， UG， 穩(wěn)定 UL ，I_ UA UB 時(shí)間
，MW Mvar kV 裕度 ，(。) ，V ，kA ，kV ，kV ，kV
l5o 38．0 l9．5o 0．49 42．2 2o7 29 5 228．5 6．o4 6．07 13：44
152 —22．2 l8-8l 0．22 54．6 l65 23．9 225-8 5．82 5．85
l52 —99．2 l7．75 0．0l 81．2 131 l9．1 221．6 5．48 5．5o 14：06
200 34I8 19．24 0．24 53 7 230 32．9 22蛞．4 5．95 5．97 14：3l
2ol —65-8 l8．29 0 03 75-8 l86 26-8 221．6 5．60 5．62
2ol —75．6 l8．07 0．0l 79．9 l75 25．5 223．5 5．59 5．60 14：59
249 28．6 l9．25 0．12 63．1 257 36．4 227．5 5．94 5． 15：ll
25l 1．13 l8．93 0．08 68．0 224 34．6 226．1 5．84 5．87
25l —63．5 l8．0o 0．0l 84．4 22l 31．5 222．6 5． 5．53 l5 29
30o 29．19 19．47 0．07 69．2 293 40．9 23o．4 6．0l 6．03 l6：02
30o —6 (失磁) 16：07
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經(jīng)驗(yàn)交流 伍民玉等：湛江發(fā)電廠發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)失磁事故分析及改進(jìn)措施 47
2 事故原因分析
發(fā)電機(jī)失步前，進(jìn)行了發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁方式下
進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)，證明實(shí)際測量的有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器
的P．p特性與計(jì)算出的有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的30％
裕度(功角等于85。)的靜穩(wěn)特性相近，進(jìn)相深度均小
于靜穩(wěn)極限。主要受廠用6 kV母線電壓低的限制，
在系統(tǒng)電壓水平高、發(fā)電機(jī)出力低的情況進(jìn)相運(yùn)行
有較大的安全裕度。在以后發(fā)電生產(chǎn)中，電網(wǎng)調(diào)度
要求3號發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷不超過250 Mw，6 kV母線
電壓不低于5．7 kV，無功負(fù)荷不低于0 Mvar時(shí)，3號
發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁方式下進(jìn)行進(jìn)相運(yùn)行。發(fā)電機(jī)手動(dòng)
勵(lì)磁方式50 Hz供電電源取自380 V廠用電工作段
ⅢA段，經(jīng)干式隔離變壓器、移卷調(diào)壓變壓器、硅整
流，將直流電供給發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)手動(dòng)勵(lì)磁方式下
進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)，根據(jù)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析的基
本理論，在不考慮自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器作用時(shí)，發(fā)電機(jī)進(jìn)
相運(yùn)行穩(wěn)定邊界的確定多以 >0作為穩(wěn)定判
據(jù)，此時(shí)，機(jī)組靜態(tài)穩(wěn)定邊界也就是 =0所決定
的邊界由如下／9_p方程計(jì)算
+ [Q。一警(熹一 )2-[譬(去+ )]
式中，Pc、Q。、Uc為發(fā)電機(jī)機(jī)端的有功功率、無功功
率以及機(jī)端電壓。
系統(tǒng)電抗X =0．0039+jo．0243，發(fā)電機(jī)直軸電
抗Xd=119．7％ 。
計(jì)算的發(fā)電機(jī)手動(dòng)勵(lì)磁方式下的穩(wěn)定邊界見
表2。
發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁方式下的穩(wěn)定邊界計(jì)算(略)。
表2 不同勵(lì)磁方式下的穩(wěn)定邊界 Mvar
有功功率 手動(dòng)勵(lì)磁 10％裕度 自動(dòng)勵(lì)磁 30％裕度 熱穩(wěn)定
f 靜態(tài)邊界 手動(dòng)勵(lì)磁 靜穩(wěn)邊界 自動(dòng)勵(lì)磁 邊 界
邊界 邊界
30o —88 30 —238 —182 一l24
25O 一lO4 —8．7 —2勰 ．—．198 —137
20o —121 —44 一249 —2ll 一l45
l50 —．132 —75 —246 一217 一l50
圖2中曲線1和2分別為根據(jù)表1中3、6、8幾
組現(xiàn)場實(shí)際測量數(shù)據(jù)繪制的最接近靜穩(wěn)極限而且有
相同穩(wěn)定裕度(功角等于81．5。)的特性和由當(dāng)時(shí)情
況計(jì)算出的實(shí)際靜穩(wěn)特性。與圖3中曲線和表2相
比，該靜穩(wěn)極限要小的多(210 Mw 時(shí)約小30％)，主
要原因是試驗(yàn)時(shí)系統(tǒng)電壓比較低所致。
3號發(fā)電機(jī)在T-動(dòng)勵(lì)磁方式進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)中
失磁，有以下原因：① 在做300 MW 運(yùn)行點(diǎn)的進(jìn)相
。P|M W
IL【廠— 一FI廠 IL ]； I 一+JT手I-一 IL M／ H 7／L{ I廠一一 ~21 4¨一-31 T'1I -一2十：一- 卜I 一 一： I一 ]I 廣一廠]一T一盯1]一一 一7o I l I 廣1一]
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L～ 1．．．—．_j——j_——1．．．—．_j———． 一一L _j～ 上一L _J一-J
P：302MW Q：一64．5Mvar 電壓：O．97
圖2 實(shí)測的無自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的特性
P／MW
— T — i一_T — T_ 一}一]
卜簿 IL廠廣一— IL廠 I【]I 一+T手JI-一 ]f l卜， ／門7]q ILl／一 一而73礦53 L廠廣1]j l～T上十I 一 廣Il＼ 1j I一 -]l I 【 I一282—211—141—70 0 141 211 282 f 5 I
? ? 一一一 一一L _j～ 上一L _『一-J
P：300MW Q：一89Mvar 電壓：1 0
圖3 計(jì)算的無自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的特性
試驗(yàn)時(shí)，發(fā)電機(jī)在穩(wěn)定極限點(diǎn)附近失步，主要原因
一是該T-動(dòng)勵(lì)磁的馬達(dá)功率過大，與原設(shè)備不匹
配，調(diào)幅過大；二是有來自系統(tǒng)電壓或調(diào)速方面的
較大擾動(dòng)。② 3號發(fā)電機(jī)在手動(dòng)勵(lì)磁方式時(shí)，由
廠用電(交流380V)供電，感應(yīng)調(diào)壓器T-動(dòng)調(diào)壓、變
壓器隔離和變壓，經(jīng)不可控橋整流的主勵(lì)備用勵(lì)
磁裝置輸出勵(lì)磁電壓，正反饋調(diào)節(jié)。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)
看，廠用6 kV電壓已降到下限值，T-動(dòng)勵(lì)磁方式開
環(huán)運(yùn)行，受廠用電(交流380V)供電系統(tǒng)影響較大，
進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)出口、6 kV母線電壓均不同程
度減少，加快了T-動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)速度，使發(fā)電機(jī)出口
電壓降得更低，容易造成失步。③ 由于該機(jī)組電
抗值較大且又遠(yuǎn)離主網(wǎng)，故其與主網(wǎng)的電氣距離
較大，靜穩(wěn)極限較低，加之其阻尼在同型機(jī)組中也
屬偏小的，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性較差，故在T-動(dòng)勵(lì)磁方式
時(shí)，進(jìn)相運(yùn)行的能力較差(210 Mw 時(shí)該靜穩(wěn)極限約
小30％)，特別是在輸出有功較大時(shí)，不具備進(jìn)相
運(yùn)行的能力。④ 目前，施行全能值班，運(yùn)行人員減
少，電氣控制臺(tái)多數(shù)比較集中，電氣控制臺(tái)上安裝
進(jìn)相運(yùn)行安全監(jiān)測設(shè)備(功角、穩(wěn)定裕度等)，但遠(yuǎn)
離監(jiān)控人員，手動(dòng)勵(lì)磁方式進(jìn)相運(yùn)行不便于運(yùn)行
監(jiān)控及安全生產(chǎn)，在自動(dòng)勵(lì)磁方式進(jìn)相運(yùn)行也存
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電力設(shè)備 第5卷第7期
在同樣的問題。
3 暴露的問題及改進(jìn)措施
事故暴露了-T-動(dòng)勵(lì)磁方式進(jìn)相運(yùn)行存在以下不
足：① R -T-動(dòng)勵(lì)磁的馬達(dá)功率過大與原設(shè)備不匹
配，電動(dòng)機(jī)慣性大，調(diào)幅過大，在實(shí)地操作中感到困
難。② -T-動(dòng)勵(lì)磁方式的進(jìn)相運(yùn)行，-T-動(dòng)勵(lì)磁輸出受
廠用電(交流380V)供電電壓影響較大，不便對發(fā)電
機(jī)出口電壓進(jìn)行控制。③ 進(jìn)相運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)-T-動(dòng)
勵(lì)磁方式運(yùn)行時(shí)靜態(tài)穩(wěn)定極限比計(jì)算的穩(wěn)定極限要
小的多(210 MW 時(shí)該靜穩(wěn)極限約小30％ )，這也使
得廠用電壓容易達(dá)到下限。④ 電氣控制臺(tái)多數(shù)比
較集中，又遠(yuǎn)離監(jiān)控人員，手動(dòng)勵(lì)磁方式進(jìn)相運(yùn)行不
便于運(yùn)行監(jiān)控及安全生產(chǎn)；在自動(dòng)勵(lì)磁方式進(jìn)相運(yùn)
行，如果電網(wǎng)發(fā)生事故，不便運(yùn)行人員對設(shè)備監(jiān)控。
根據(jù)存在問題提出以下改進(jìn)措施：① 更換手動(dòng)
勵(lì)磁的馬達(dá)與原設(shè)備匹配，保證手動(dòng)勵(lì)磁具備較好
的調(diào)節(jié)性能。② 手動(dòng)勵(lì)磁工作電源由廠用工作段
(交流380V)供電改為廠用共用段(交流38Ov)供電，
防止本機(jī)工作電壓降低太多影響-T-動(dòng)勵(lì)磁輸出，減
少外界因素的干擾。③ 手動(dòng)勵(lì)磁方式進(jìn)相運(yùn)行的
能力較差，不作進(jìn)相運(yùn)行，在系統(tǒng)電壓較高和投入自
動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的情況下才開展進(jìn)相運(yùn)行。④ 采用3
套自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)方式。其中，2套自動(dòng)勵(lì)磁
調(diào)節(jié)器運(yùn)行，1套自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器備用，備用自動(dòng)勵(lì)
磁調(diào)節(jié)器采用與前2套自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器不同的電源
供電，可解決手動(dòng)勵(lì)磁方式進(jìn)相運(yùn)行的不足。⑤ 減
少電氣控制臺(tái)上的設(shè)備監(jiān)控，將進(jìn)相運(yùn)行安全監(jiān)測
設(shè)備(功角、穩(wěn)定裕度等)做到熱控CRT上，既便于
監(jiān)控，又減少設(shè)備，更適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展規(guī)律需
要，實(shí)現(xiàn)減人增效。
4 結(jié)束語
發(fā)電機(jī)手動(dòng)勵(lì)磁方式下進(jìn)相運(yùn)行，從發(fā)電設(shè)備
及電網(wǎng)的安全考慮有不足的地方。自動(dòng)勵(lì)磁方式下
進(jìn)相運(yùn)行的特性與計(jì)算出的進(jìn)相運(yùn)行的特性相近，
經(jīng)過幾年的運(yùn)行得到了證實(shí)。發(fā)電機(jī)手動(dòng)勵(lì)磁方式
對發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行也很重要，在調(diào)節(jié)器不具備投入
運(yùn)行情況下，可臨時(shí)滿足發(fā)電需要，解決了發(fā)電機(jī)手
動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、發(fā)電機(jī)手動(dòng)勵(lì)磁電源可靠性問題，可
以提高機(jī)組安全可靠性。如果采用3套自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)
節(jié)器設(shè)計(jì)方式，增加較少的投資，將會(huì)取得更大的經(jīng)
濟(jì)實(shí)效。
5 參考文獻(xiàn)
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收稿日期：21304-02—10
作者簡介：
伍民玉(1964-)，男，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)榘l(fā)
電機(jī)勵(lì)磁安全監(jiān)控；
毛承雄(1962一)，男，教授，研究方向?yàn)橥桨l(fā)電機(jī)微機(jī)
控制及電力系統(tǒng)并行仿真計(jì)算。
(責(zé)任編輯孫瑜)
Analysis of Excitation—loss Failure of Generator
during the Test of teatUng Phase Operation in
Zhanjiang Power Plant and the Improvement
on Excitation Controller
WU Min-yu．Mao Cheng-xiong
(Huazhong University of Seienee and TeehnohJgO"，Wuhan 430074，China)
A t：This paper analyzes the ealls~of exeitationloss failure of #3,a~nerator during the test of leading phase operation in Zhanjiang Power
plant，approaches the problems existing in the leading I)hasc oHt叮缸IJ‘)ll，puts forward the nlanual excitation regulation device of generator and
power Sotlrce improvement measures，and studies the safety monitoring of leading phase operation of generator．
Keywords：generator；excitation system；excitation-loss；safety monitoring

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