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一起發(fā)電機勵磁系統(tǒng)誤強勵事故分析

文檔作者：范琳文檔來源：國電云南龍源風力發(fā)電有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年08月13日
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第l5卷(2013年第6期) 電力安全技術(shù) S
一起發(fā)電機勵磁系統(tǒng)誤強勵事故分析
范琳
(國電云南龍源風力發(fā)電有限公司，云南昆明650024)
[摘要]某電廠勵磁系統(tǒng)改造后，在動態(tài)調(diào)試期間發(fā)生誤強勵，造成設(shè)備損壞。對事故現(xiàn)象
及事故原因進行分析，并提出設(shè)備改進及加強人員責任心的措施，避免同類事故再次發(fā)生。
[關(guān)鍵詞]發(fā)電機；勵磁系統(tǒng)；誤強勵；改進措施
0 引言
某電廠1號發(fā)電機由哈爾濱電機廠r生產(chǎn)，型
號為QSFN2-200-2，容量為200 MW，發(fā)電機勵
磁系統(tǒng)為同軸交流勵磁機組，是有主勵磁機(三相
交流100 Hz同步發(fā)電機)和副勵磁機(三相交流
500 Hz的永磁發(fā)電機)的三機勵磁系統(tǒng)，發(fā)電機勵
磁由同軸交流勵磁機組可控硅整流后供給。
1999年，1號機組勵磁系統(tǒng)由哈爾濱電機廠自
產(chǎn)半導(dǎo)體整流勵磁系統(tǒng)改造為南京電力自動化設(shè)備
總廠生產(chǎn)的WKKL-1 l型微機勵磁調(diào)節(jié)裝置。該
裝置改造后隨著時間的推移逐漸暴露出各種問題，
如，兩雙柜承擔負荷不平衡；兩柜均流功能不穩(wěn)定，
“均流越限”頻發(fā)，經(jīng)常需要人為干預(yù)；電源模塊
多次燒損；交流信號處理板(SPB板)長期運行“漂
移”嚴重；裝置的生產(chǎn)廠家早已停產(chǎn)，備品備件無
法采購到。2009年，對1號發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)
進行了換型改造，更換為國網(wǎng)電力科學研究院南瑞
電氣控制公司生產(chǎn)的NES5000型勵磁調(diào)節(jié)器。
1 事故經(jīng)過及分析
1．1 事故經(jīng)過
在完成前期一系列基礎(chǔ)改造(一次、二次)工
作以及NES5000勵磁系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試后，于2009-
1卜08將1號發(fā)電機啟動開機。l5：58，汽輪機沖
轉(zhuǎn)達到3 000 r／m額定轉(zhuǎn)速，發(fā)電機勵磁系統(tǒng)開始
動態(tài)調(diào)試。
l8：06，1號發(fā)電機處于空載狀態(tài)，勵磁試驗
在從自動方式(恒電壓調(diào)節(jié))切換為手動方式(恒
電流調(diào)節(jié))時，監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)DCS顯示發(fā)電機三
相定子電壓從l4．96 kV(額定電壓為l5．75 kV)突
升至23kV，三相定子電流突升至9 100A，隨即
集控室光字牌“發(fā)變組保護動作”、“發(fā)電機定子接
地”發(fā)出信號，滅磁開關(guān)狀態(tài)為斷開狀態(tài)。運行值
班人員立即將異常晴況通知繼電保護室試驗人員。
發(fā)生異常情況時，整流柜上的勵磁電流和勵磁
電壓表計急升，試驗人員立即按下逆變令，但逆變
指令已無效；現(xiàn)場電廠配合人員立即斷開整流柜的
交流開關(guān)。在異常發(fā)生過程中，伴隨有1號主變發(fā)
出“嗡嗡”叫聲，勵磁小間冒煙，隨后立即打閘緊
急停機。
發(fā)變組保護(DGT801)A柜出口信號為：過激
磁反時限，高廠變差動，勵磁機過流，過電壓，勵
磁機過負荷反時限，發(fā)變組差動，主變差動，過激
磁定時限，勵磁機過負荷定時限。
發(fā)變組保護(DGT801)B柜出口信號為：過激
磁反時限，高廠變差動，勵磁機過流，過電壓，發(fā)
變組差動，主變差動，過激磁定時限，勵磁機過負
荷定時限。
設(shè)備損壞情況為：滅磁開關(guān)柜已嚴重燒毀，柜
內(nèi)滅磁開關(guān)弧觸頭和滅弧罩全部燒融，主觸頭基本
完好，柜內(nèi)其他元器件和二次線全部燒毀，從滅磁
開關(guān)到發(fā)電機轉(zhuǎn)子碳刷的直流共箱封閉母線外殼共
3處(封閉母線內(nèi)鋁排母線夾板處)發(fā)生母排對箱
體擊穿，母排被燒出缺口，箱體被燒出窟窿。整流
柜被高溫煙氣熏烤，部分元器件變形。
1．2 事故的信號及保護動作情況分析
(1)勵磁系統(tǒng)強勵，勵磁電流達到2倍額定值，
“勵磁機過流、勵磁機過負荷反時限、過激磁定時限、
一 一
S 電力安全技術(shù) 第l5卷(2013年第6期)
勵磁機過負荷定時限”信號出口，保護裝置動作正
確。
(2)發(fā)電機過電壓1．5倍，“過激磁反時限、
過電壓、過激磁定時限”信號出口，保護裝置動作
正確。
(3)從故障錄波圖看，在勵磁系統(tǒng)強勵的過程
中定子電流達到9 100 A并持續(xù)一段時間，高廠變
差動、發(fā)變組差動、主變差動保護裝置動作正確。
由以上分析說明，事故信號和保護動作均是正
確的。
1．3 裝置調(diào)節(jié)控制方式及裝置燒損情況分析
南瑞NES5000勵磁調(diào)節(jié)器恒機端電壓調(diào)節(jié)是
勵磁運行的主要運行方式，以機端電壓為調(diào)節(jié)量。
而恒勵磁電流調(diào)節(jié)主要在勵磁試驗時或電壓環(huán)故障
(PT斷線)時使用，勵磁電流閉環(huán)調(diào)節(jié)方式以主勵
磁機勵磁電流作為調(diào)節(jié)變量，調(diào)節(jié)目的是維持主勵
磁機勵磁電流與電流參考值一致，而勵磁電流參考
值則主要由增磁命令(遠方或就地)或減磁命令(遠
方或就地)進行增加或減小。
勵磁電流閉環(huán)調(diào)節(jié)方式下，主勵磁機勵磁電流
由調(diào)節(jié)器柜內(nèi)配備的三相電流互感器采集到副勵磁
機輸出的三相交流電流再通過計算得到，一旦電流
采樣系數(shù)校核不準或是電流互感器發(fā)生故障，都將
造成控制對象采樣值與實際值發(fā)生偏差，影響機組
穩(wěn)定運行。
在發(fā)電機勵磁系統(tǒng)改造完畢后，通過靜態(tài)調(diào)試
過程進行模擬量校驗，在對副勵磁機交流輸出量進
行校驗時，采樣系數(shù)設(shè)定偏低，使勵磁電流的實際
采樣值偏低。發(fā)電機勵磁系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試完畢，首次
開機進行動態(tài)調(diào)試時，現(xiàn)場調(diào)試人員未核對主勵磁
機勵磁電流采樣值與實際值的差別，在主勵磁機的
勵磁電流采樣值偏低的情況下，按動切換按鈕切換
到電流閉環(huán)調(diào)節(jié)方式。因主勵磁機的勵磁電流采樣
值(13．8 A)偏低，在給定范圍外(22 A～372 A)，
調(diào)試人員就連續(xù)按就地“增磁”按鈕以增加勵磁電
流，從而使發(fā)電機機端電壓上升，造成過勵磁，引
起單元接線主變壓器鐵芯極度飽和，激磁電流劇增，
定子電流突然增加，導(dǎo)致調(diào)節(jié)器誤判斷為負載狀態(tài)。
由于主勵磁機轉(zhuǎn)子采樣電流沒有達到負載時主勵磁
機最小勵磁電流限制值(限制值30 A，為額定勵磁
電流的20％，主勵磁機勵磁額定電流為148．9 A)，
觸發(fā)角進一步減少，勵磁電流快速增加，機端電壓
一 一
快速升高到額定值的2倍。此時調(diào)試人員再手動按
“逆變滅磁按鈕”時已不起作用，最后只能強行將前、
后橋進線空開斷開，以阻止事故擴大。
在發(fā)生發(fā)電機空載誤強勵過電壓后，發(fā)變組保
護動作跳滅磁開關(guān)。因滅磁開關(guān)使用年限較長(10
年)，動作次數(shù)較多，滅弧能力下降，斷弧沒能成功，
在拉弧過程中起火，造成弧觸頭和滅弧罩燒融，進
而造成滅磁屏起火。
2 采取的措施及改進
2．1 設(shè)備方面
(1)針對采樣系數(shù)設(shè)置偏低問題，調(diào)試人員再
次通過在勵磁調(diào)節(jié)器加CT副邊電流校驗采樣系
數(shù)，使勵磁調(diào)節(jié)器采樣電流換算后的數(shù)值同實際電
流相同。通過校驗，將采樣系數(shù)修正為1．7(原采
樣系數(shù)為1．2)，并確認了空載電壓閉環(huán)時的電流采
樣值與電流閉環(huán)的給定值一致，從而保證實現(xiàn)無擾
動切換。
(2)滅磁開關(guān)分斷時，斷弧沒能成功是這次事
故的間接原因。在無法改變保護延時的前提下，對
滅磁開關(guān)進行更換，并在選型時考慮存在誤強勵的
因素，選擇了具有更高額定分斷能力的磁場斷路器
(DMX一2300—2／0F)。
(3)事故前，勵磁調(diào)節(jié)器輸出電流是由輸入側(cè)
任意一相電流采樣再經(jīng)軟件計算得出的。一旦該相
電流回路任一環(huán)節(jié)故障，在電流閉環(huán)調(diào)節(jié)方式下就
會出現(xiàn)類似事故。在和生產(chǎn)廠家溝通后，將電流采
樣方式更改為三相取最大值，從而有效防止因CT
等損壞而導(dǎo)致的采樣偏低問題。此外，針對三相電
流采樣不平衡情況，還增加了相應(yīng)的告警信號。
(4)在發(fā)電機空載常規(guī)試驗過程中，將可控硅
的最小導(dǎo)通角臨時設(shè)為70。，以防止誤強勵。動態(tài)
調(diào)試過程中，勵磁調(diào)節(jié)器可采用單路電源供電，實
時觀測模擬量的采樣。臨時修改發(fā)電機過電壓保護
定值為1．2倍額定值，0s保護動作；如果出現(xiàn)過壓，
及時逆變、斷開勵磁調(diào)節(jié)器的電源。各項試驗檢驗
無誤后恢復(fù)系統(tǒng)正常運行的參數(shù)。
2．2 人員方面
(1)現(xiàn)場調(diào)試人員在調(diào)試過程中應(yīng)提高責任
心，嚴格按照靜態(tài)試驗規(guī)程和動態(tài)試驗規(guī)程所列步
驟進行試驗。電廠參加調(diào)試人員應(yīng)熟悉調(diào)試規(guī)程，

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