汕尾上柴機(jī)電分析發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)典型事故分析
一、保護(hù)裝置誤報(bào)“轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地”故障處理
（1）故障現(xiàn)象：
勵(lì)磁調(diào)節(jié)器起勵(lì)，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓逐步建立，經(jīng)過一個(gè)過渡過程后趨于穩(wěn)定值，然而此時(shí)保護(hù)裝置報(bào)“轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地”故障，發(fā)電機(jī)運(yùn)行正常。
利用轉(zhuǎn)子電壓表通過測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子正、負(fù)極對(duì)地電壓，兩極對(duì)地電壓均不為零，說明發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子沒有發(fā)生一點(diǎn)接地故障。按保護(hù)裝置的復(fù)歸按鈕，“轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地”故障信號(hào)消失。
（2）故障分析：
分析保護(hù)裝置中“轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地”動(dòng)作原理知道，保護(hù)裝置根據(jù)轉(zhuǎn)子電壓判斷轉(zhuǎn)子接地故障。當(dāng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置剛起勵(lì)時(shí)，發(fā)出初勵(lì)電源投入命令，轉(zhuǎn)子電壓升高，發(fā)電機(jī)電壓上升，經(jīng)過一段時(shí)間延遲后，勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置自動(dòng)退出初勵(lì)電源，由于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器機(jī)端電壓初始參考值低于初勵(lì)電源產(chǎn)生的機(jī)端電壓，所以當(dāng)初勵(lì)電源退出后，轉(zhuǎn)子電壓會(huì)突然下降很多，進(jìn)而轉(zhuǎn)子電壓反饋給保護(hù)，則保護(hù)裝置認(rèn)為是轉(zhuǎn)子回路發(fā)生了短路致使轉(zhuǎn)子電壓突然下降了，所以保護(hù)報(bào)信號(hào)。將勵(lì)磁調(diào)節(jié)器逆變滅磁后重新做試驗(yàn)，在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器起勵(lì)前，手工增加勵(lì)磁調(diào)節(jié)器電壓參考值，保證大于初勵(lì)電源產(chǎn)生的發(fā)電機(jī)端電壓，重新起勵(lì)升壓后，發(fā)電機(jī)運(yùn)行正常，保護(hù)裝置沒有發(fā)“轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地”故障報(bào)警。
（3）故障處理：
本次事故說明保護(hù)裝置的“轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地”功能不夠完善，其動(dòng)作機(jī)理不夠科學(xué)，容易誤動(dòng)，建議完善“轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地”功能，或者更換為更為可靠的“轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地”保護(hù)裝置。
在“轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地”保護(hù)功能未完善前，調(diào)整勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置起勵(lì)初始參考值，要求電壓初始參考值大于初勵(lì)電源產(chǎn)生的發(fā)電機(jī)端電壓。
二、無功調(diào)差參數(shù)設(shè)置不一致切換導(dǎo)致發(fā)電機(jī)誤強(qiáng)勵(lì)事故分析
（1） 事故現(xiàn)象：
某電廠200MW機(jī)組處于發(fā)電狀態(tài)，有功200MW，無功+100Mvar。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器正常工作中，A通道為主通道，B通道為從通道，處于備用狀態(tài)，勵(lì)磁調(diào)試人員觀察勵(lì)磁電流，進(jìn)行通道切換試驗(yàn)，通道切換命令（A通道至B通道）發(fā)出后，勵(lì)磁電流突然增大，勵(lì)磁變壓器保護(hù)動(dòng)作，作用于發(fā)電機(jī)解列跳閘。
（2） 事故分析：
事故發(fā)生后，檢查B通道和勵(lì)磁變壓器保護(hù)裝置，結(jié)果表明B通道和勵(lì)磁變壓器保護(hù)裝置均工作正常，重新開機(jī)，B通道也能正常帶負(fù)荷運(yùn)行。但發(fā)現(xiàn)當(dāng)發(fā)電機(jī)空載時(shí)，進(jìn)行A通道和B通道切換，發(fā)電機(jī)定子電壓無擾動(dòng)；當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)，進(jìn)行A通道和B通道切換，發(fā)電機(jī)定子電壓有明顯的偏移，遂將事故原因分析重點(diǎn)放在A通道和B通道參數(shù)差異上，比較發(fā)現(xiàn)：A通道無功調(diào)差系數(shù)為0，B通道無功調(diào)差系數(shù)誤設(shè)置為-15%。
無功調(diào)差系數(shù)的定義為發(fā)電機(jī)無功功率為額定容量時(shí)，疊加在電壓測量值的發(fā)電機(jī)定子電壓的百分?jǐn)?shù)。無功功率調(diào)差系數(shù)為-15%的含義為當(dāng)發(fā)電機(jī)無功功率為額定容量時(shí)，發(fā)電機(jī)定子電壓測量等效降低-15%，即相當(dāng)于增加勵(lì)磁電流直至發(fā)電機(jī)定子電壓增加15%，事故發(fā)生時(shí)，無功功率（100MVar）近似為額定容量（235MVA）的42.5%，由于A通道無功功率調(diào)差系數(shù)為0，B通道無功功率調(diào)差系數(shù)為-15%，當(dāng)勵(lì)磁從A通道運(yùn)行切換至B通道運(yùn)行時(shí)，相當(dāng)于發(fā)電機(jī)電壓要增加6.37%，勵(lì)磁電流急劇增加，超過勵(lì)磁變壓器保護(hù)啟動(dòng)值，延時(shí)后動(dòng)作跳閘，發(fā)電機(jī)解列滅磁。
三、正常調(diào)節(jié)有功功率引起機(jī)組解列的事故處理
（1） 事故現(xiàn)象：
某電廠發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行中，根據(jù)中調(diào)要求進(jìn)行升負(fù)荷操作，在增加有功功率過程中，發(fā)電機(jī)輸出無功功率由50MVar突然降低至-80Mvar，勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置發(fā)出低勵(lì)限制信號(hào)，發(fā)變組保護(hù)裝置報(bào)失磁保護(hù)動(dòng)作，發(fā)電機(jī)解列，滅磁開關(guān)跳閘。
（2） 事故分析：
事故發(fā)生后，檢查所有的保護(hù)及異常信號(hào)，發(fā)變組保護(hù)裝置除了失磁保護(hù)動(dòng)作外沒有其它任何事故報(bào)警，故障錄波顯示事故障發(fā)生時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓下降，無功功率進(jìn)相至80Mvar，失磁保護(hù)正確動(dòng)作；
勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置除了發(fā)出低勵(lì)限制信號(hào)沒有其它事故報(bào)警信號(hào)，從勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置錄波分析顯示，勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置中電力系統(tǒng)穩(wěn)定器輸出突降至下限幅值（5%額定機(jī)端電壓），發(fā)電機(jī)無功急劇下降，進(jìn)相運(yùn)行后，勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置低勵(lì)限制啟動(dòng)，但未來得及調(diào)節(jié)，發(fā)電機(jī)進(jìn)相深度已滿足失磁保護(hù)動(dòng)作條件。
根據(jù)當(dāng)時(shí)只有有功功率增加操作，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用PSS-1A型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，因此分析認(rèn)為事故的發(fā)生是因?yàn)镻SS反調(diào)引起的。對(duì)于PSS-1A型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器來說，PSS本身無法判斷發(fā)電機(jī)有功功率的增加是系統(tǒng)低頻振蕩引起的還是由原動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)引起的，當(dāng)原動(dòng)機(jī)增大有功功率輸出，PSS輸出會(huì)降低發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，進(jìn)而降低發(fā)電機(jī)無功功率，這就是PSS-1A型的“反調(diào)”現(xiàn)象。PSS-1A根據(jù)有功功率的變化調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，當(dāng)發(fā)電機(jī)有功功率向上變化時(shí)，其“反調(diào)”幅度與有功功率變化幅度成正比，由于本次增加發(fā)電機(jī)有功功率幅度較大，速度較快，PSS的“反調(diào)”直接導(dǎo)致勵(lì)磁電流的突然降低造成深度進(jìn)相，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作解列。
（3） 事故處理：
PSS-1A的“反調(diào)”現(xiàn)象對(duì)電廠和系統(tǒng)都是不利的，對(duì)于PSS-1A型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器可以在調(diào)節(jié)有功功率時(shí)增加閉鎖PSS輸出的功能，但目前電力系統(tǒng)不推薦這種方法；要消除這種“反調(diào)”現(xiàn)象最有效的方法就是采用PSS-2A或PSS-2B模型，目前國內(nèi)外多家勵(lì)磁調(diào)節(jié)器已具有該類模型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，并在工程中得到大量使用。
對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的低勵(lì)限制功能進(jìn)行完善，事故過程勵(lì)磁調(diào)節(jié)器最先發(fā)出低勵(lì)磁限制信號(hào)，但由于低勵(lì)限制功能作用太慢，沒有限制發(fā)電機(jī)無功功率降低才導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作，目前業(yè)界中低勵(lì)限制調(diào)節(jié)方法有兩種：一種采用在低勵(lì)限制時(shí)增加電壓參考值的方法限制無功功率下降，這種方法調(diào)節(jié)過程較平穩(wěn)，但調(diào)節(jié)速度較慢；另一種在低勵(lì)限制動(dòng)作時(shí)直接切換為無功功率閉環(huán)調(diào)節(jié)，根據(jù)無功功率下降的幅度及速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種方法調(diào)節(jié)速度快，有助于發(fā)電機(jī)無功功率快速恢復(fù)至正常運(yùn)行范圍。
四、近端負(fù)荷設(shè)置負(fù)調(diào)差引起發(fā)電機(jī)無功波動(dòng)故障分析
（1） 故障現(xiàn)象：
某大型國企自備電廠60MW機(jī)組，原勵(lì)磁系統(tǒng)為老式模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，利用檢修期間更換為微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器調(diào)試完成后，發(fā)電機(jī)進(jìn)行并網(wǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)期間發(fā)電機(jī)無功功率運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)天后，發(fā)電機(jī)重新開機(jī)后，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和無功功率出現(xiàn)長期不平息的波動(dòng)現(xiàn)象。
（2） 故障分析：
故障發(fā)生后，電廠和廠家技術(shù)人員對(duì)故障進(jìn)行技術(shù)分析，對(duì)試驗(yàn)期間的錄波數(shù)據(jù)和故障時(shí)的錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果顯示前后的不同：試驗(yàn)期間發(fā)電機(jī)的負(fù)荷主要輸出至高壓母線（35KV），再經(jīng)由高壓母線（35KV）供給企業(yè)使用；而故障時(shí)發(fā)電機(jī)的負(fù)荷主要供給低壓母線（6.3KV）使用。重新對(duì)定值進(jìn)行核算，無功調(diào)差系數(shù)設(shè)置為-4%，由于發(fā)電機(jī)主接線采用單元接線，因此調(diào)試人員根據(jù)勵(lì)磁標(biāo)準(zhǔn)中無功功率調(diào)差設(shè)定的建議，選擇無功調(diào)差系數(shù)為-4%，但是忽略低壓母線負(fù)荷的作用，對(duì)于母線負(fù)荷而言，發(fā)電機(jī)定子與負(fù)荷之間阻抗為零，根據(jù)無功功率調(diào)差系數(shù)的物理意義，對(duì)于機(jī)端負(fù)荷較重的發(fā)電機(jī)組，其無功功率調(diào)差系數(shù)必須為正。
（3） 故障處理：
將無功功率調(diào)差系數(shù)更改為4%后，發(fā)電機(jī)無功功率波動(dòng)很快平息后，運(yùn)行穩(wěn)定。
同步信號(hào)濾波不足引起發(fā)電機(jī)無功波動(dòng)故障分析
（1）故障現(xiàn)象：
某電廠300MW無刷勵(lì)磁機(jī)組，在勵(lì)磁檢修期間對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行更新改造，啟機(jī)后進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，空載試驗(yàn)順利完成，電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)正常，發(fā)電機(jī)順利并網(wǎng)發(fā)電，進(jìn)行PSS試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作，先將發(fā)電機(jī)無功功率降至20MVar，運(yùn)行中偶而出現(xiàn)無功功率跌落現(xiàn)象，由于無功功率運(yùn)行不穩(wěn)定，遂中止PSS試驗(yàn)，當(dāng)升高無功功率至30MVar以上后，故障現(xiàn)象消失。
（2）故障分析：
故障發(fā)生后，電廠、電科院及廠家技術(shù)人員進(jìn)行分析，由于空載和負(fù)載試驗(yàn)均已順利完成，排除勵(lì)磁調(diào)節(jié)器本身故障的原因，先是將分析重點(diǎn)放到勵(lì)磁調(diào)節(jié)定值上，經(jīng)數(shù)字仿真，實(shí)際動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和仿真動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性基本一致，其它定值均按照廠家整定指導(dǎo)書進(jìn)行設(shè)定，沒有問題。
根據(jù)波動(dòng)現(xiàn)象與無功功率負(fù)荷大小有關(guān)聯(lián)，初步分析為晶閘管續(xù)流不夠，調(diào)整晶閘管續(xù)流電阻進(jìn)行試驗(yàn)，故障現(xiàn)象沒有明顯改善，且晶閘管續(xù)流與勵(lì)磁電流相關(guān)，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，勵(lì)磁電流已達(dá)80A，已遠(yuǎn)超晶閘管續(xù)流電流，遂否定晶閘管續(xù)流不夠的原因。
進(jìn)一步分析無功功率波動(dòng)時(shí)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器錄波數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在無功功率每次跌落前，定子電壓和觸發(fā)角度沒有變化，總是勵(lì)磁電流先下降，接著定子電壓下降，觸發(fā)角度減小。根據(jù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)原理，勵(lì)磁電流下降后的調(diào)節(jié)過程基本正常，只有勵(lì)磁電流下降原因不明。在觸發(fā)角度不變時(shí)，勵(lì)磁電流下降，可能是實(shí)際觸發(fā)角度和輸出觸發(fā)角度突然不一致，可能是同步波形發(fā)生偏移導(dǎo)致，確定下一步檢查重點(diǎn)放在同步電壓上。
檢查發(fā)現(xiàn)取自晶閘管整流交流側(cè)的同步信號(hào)波形確實(shí)較差，其換相過渡過程明顯，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器已有對(duì)同步信號(hào)的濾波電路，經(jīng)示波器檢查濾波電路的同步信號(hào)波形，仍有少數(shù)的換相波形越過零線，且當(dāng)發(fā)電機(jī)無功功率增大后，雖然換相波形仍然明顯，但由于觸發(fā)角度變小，換相波形移至正弦波高值處，其換相波形沒有越過零線，無功功率運(yùn)行就穩(wěn)定。最終確定同步信號(hào)經(jīng)濾波電路后波形較差是無功功率波動(dòng)的原因。
（3）故障處理：
在已有的濾波電路前再增加一級(jí)阻容濾波電路板，測量最終輸出至勵(lì)磁調(diào)節(jié)器脈沖發(fā)生裝置前的同步信號(hào)沒有明顯的換相缺口波形，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無功功率至20MVar以下，發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。
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