摘要 那幾航運樞紐勵磁系統(tǒng)案例分析。

關鍵詞 強勵限制；欠勵限制；故障信號；故障分析

中圖分類號 TM312 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）122-0098-02

那吉航運樞紐位于廣西百色市田陽縣那坡鎮(zhèn)境內右江河道上，距田陽縣城22 km，距上游百色水利樞紐61.8 km，是國務院批準的郁江綜合利用規(guī)劃10個梯級中的第4個梯級，是百色水利樞紐的反調節(jié)水庫，是一座以航運為主、結合發(fā)電、兼有其它效益的水資源綜合利用工程。那吉水電站廠房安裝有3臺單機容量為22 MW的燈泡貫流雙重調節(jié)卡普蘭式水輪發(fā)電機組，總裝機容量66 MW。3臺機組勵磁系統(tǒng)均采用廣州擎天電氣控制實業(yè)有限公司的EXC9000型全數(shù)字式靜態(tài)勵磁系統(tǒng)。EXC9000型全數(shù)字式靜態(tài)勵磁系統(tǒng)是廣州擎天電氣控制實業(yè)有限公司開發(fā)的第四代微機勵磁系統(tǒng)。其主要特點是功能軟件化、系統(tǒng)數(shù)字化。該系統(tǒng)的數(shù)字化不僅體現(xiàn)在調節(jié)器，也體現(xiàn)在功率柜和滅磁柜。勵磁系統(tǒng)的各個部分均能實現(xiàn)智能檢測、智能顯示、智能控制、信息智能傳輸和智能測試，極大地提高了裝置的可靠性和工藝水平。那吉電廠三臺機組勵磁系統(tǒng)參數(shù)相同，分別是：額定勵磁電壓：342.2 V、額定勵磁電流：670 A、空載勵磁電壓：196.8 V、空載勵磁電流：385.3 A、強行勵磁電壓：不小于額定勵磁電壓的2倍、強行勵磁電流：2倍額定勵磁電流下允許時間20秒。

1 故障分析

從2008年初機組運行至今，3臺機組勵磁系統(tǒng)運行穩(wěn)定，調節(jié)可靠，未出現(xiàn)大的問題。下面就運行過程中出現(xiàn)的兩個小問題談談個人的分析見解。

1）2012年12月13日1號機勵磁強勵限制和欠勵限制同時動作。

2012年12月13日05時24分51秒前，1號機組正常運行，當時1號機組的有功功率是15.29 MW，無功功率是3.36 MVAR，勵磁系統(tǒng)的調節(jié)模式為恒Q調節(jié)模式，2#、3#機組處在停機熱備狀態(tài)。05時24分52秒，上位機監(jiān)控報警窗口播報“1#機端電壓大于80%未動作”，05時24分55秒，上位機監(jiān)控報警窗口同時播報“#機勵磁調節(jié)柜強勵動作動作”和“1#機勵磁調節(jié)柜欠勵限制動作動作”。

以下是具體的監(jiān)控窗口播報內容：

2012-09-13 05：24：52 1#機端電壓大于80% 未動作；

2012-09-13 05：24：55 1#機勵磁調節(jié)柜強勵動作 動作；

2012-09-13 05：24：55 1#機勵磁調節(jié)柜欠勵限制動作 動作；

2012-09-13 05：24：56 1#機端電壓大于80% 動作；

2012-09-13 05：25：48 1#機勵磁調節(jié)柜強勵動作 未動作；

2012-09-13 05：26：10 1#機勵磁調節(jié)柜欠勵限制動作 未動作；

2012-09-13 05：29：12 1#機減磁（開出） 動作；

2012-09-13 05：29：16 1#機減磁（開出） 未動作；

2012-09-13 05：29：38 1#機勵磁調節(jié)柜欠勵限制動作 動作；

2012-09-13 05：31：23 1#機勵磁調節(jié)柜欠勵限制動作 未動作；

2012-09-13 05：31：49 1#機增磁（開出） 動作；

2012-09-13 05：31：54 1#機增磁（開出） 未動作；

2012-09-13 05：32：06 1#機勵磁調節(jié)柜欠勵限制動作 動作；

2012-09-13 05：35：46 1#機勵磁調節(jié)柜欠勵限制動作 未動作；

2012-09-13 05：49：52 1#機勵磁調節(jié)柜欠勵限制動作 動作。

在故障發(fā)生后，運行值班人員在上位機調整無功功率發(fā)現(xiàn)增無功功率時主監(jiān)控畫面上的無功顯示值反而變小，減無功功率時主監(jiān)控畫面上的顯示值反而增大，初步得出錯誤結論認為勵磁調節(jié)器增減勵磁功能出錯了，調節(jié)功能變反了。

事后取出的故障錄播圖如圖1。從故障錄波圖上可以看出故障前110 KV母線電壓有效值是61伏左右，發(fā)電機機端三相電壓均在56伏左右，三相機端電流均在0.431安左右，故障發(fā)生后，110KV母線電壓和機端三相電壓均逐漸變小，在故障發(fā)生后的1220毫秒至1960毫秒電壓降至本次事故的最低值，110KV母線電壓值是36.5伏左右，發(fā)電機機端三相電壓均在40伏左右，同時，機端三相電流快速的變大，從正常時的0.431安到故障發(fā)生后的1220毫秒至1960毫秒之間的1.445安左右。故障消失后110 KV母線電壓和機端三相電壓以及機端三相電流均恢復故障前的正常值。結合當班人員的描述，故障發(fā)生后，在上位機調節(jié)無功功率發(fā)生以下現(xiàn)象：增無功時，上位機無功功率顯示值變?。粶p無功時，上位機無功功率顯示值變大，可以判斷故障發(fā)生后1號機組的實際無功功率已經(jīng)變成負值（勵磁系統(tǒng)液晶觸摸顯示屏可以顯示正負值，而上位機監(jiān)控畫面只能顯示正值），已經(jīng)從系統(tǒng)吸收無功功率，由故障前的滯相運行變成故障后的進相運行。

2 1號機組勵磁系統(tǒng)欠勵限制動作的原因。

從定義上我們得知，欠勵限制是用來防止并網(wǎng)運行的同步發(fā)電機組因勵磁電流過度減小而失去同步或因機組過度進相引起發(fā)電機定子端部過熱。欠勵限制器的任務是確保機組在并網(wǎng)運行時，將發(fā)電機的功率運行點（P，Q）限制在欠勵限制線的上方。當時2號機組的有功負荷為15.29 MW，無功功率為3.36 Mvar，在恒Q模式下運行。根據(jù)勵磁欠勵限制動作原理和1號機組報警內容以及故障錄播圖得來的信息，可以得出以下結論：

電網(wǎng)系統(tǒng)側發(fā)生故障時，電網(wǎng)系統(tǒng)電壓降低，也影響到我廠的機端母線電壓，而我廠的機組有功功率不變，無功功率在恒Q模式下運行，調節(jié)和響應的速度比較慢，基本維持機組的無功功率不變的狀態(tài)。根據(jù)Pm=UIcosφ的公式，在有功功率維持不變，機端電壓下降的情況下，定子電流就會上升，在機組無功功率基本維持不變的情況下，造成定子電流上升的原因，是機組從電網(wǎng)吸收了無功功率，造成了機組的進相運行。為防止機組過度進相引起發(fā)電機定子端部過熱，保證發(fā)電機的無功功率運行在欠勵限制曲線的上方，機組進相運行至欠勵限制曲線時，報欠勵限制動作信號。

3 1號機組勵磁系統(tǒng)強勵限制動作的原因。

勵磁系統(tǒng)強勵是發(fā)電機并網(wǎng)運行時因遭受較大擾動（如線路短路故障）導致發(fā)電廠高壓母線和發(fā)電機機端電壓大幅降低時，勵磁調節(jié)器快速控制功率整流橋全開放以輸出最大勵磁電流的特殊運行方式。一般勵磁系統(tǒng)強勵動作條件是機端電壓低于0.8Ue，響應時間不大于0.1秒。發(fā)電機強勵可以在系統(tǒng)電壓跌落后通過大量輸出無功功率來迅速抬升發(fā)電機機端電壓和主變高壓側母線電壓，對保證發(fā)電機有功功率送出以提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性、維持系統(tǒng)電壓水平并在故障切除后加快母線電壓的恢復速度以提高電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性有重要作用，同時也為繼電保護裝置正確判斷并切除故障提供條件。通過故障錄波圖我們可以看到故障發(fā)生后我廠1號機組機端電壓只有故障前的40/56=0.715倍，且時間跨度也比較長，符合強勵動作條件，所以1號機組強勵動作是由于機端電壓大幅度降低所致。

通過分析， 1號機組同時發(fā)欠勵限制和強勵限制動作信號是由于系統(tǒng)電壓大幅度降低而我廠由于在恒Q調節(jié)模式下響應緩慢導致我廠機組進相運行和機端電壓大幅度降低所致。而故障發(fā)生后1號機組無功實際值是負值，而上位機不能反映負值，只能是正值，所以就導致了在上位機增無功的時候，控制畫面顯示的數(shù)字反而變小，而減無功的時候，控制畫面上顯示值反而是增大的結果。

2號機組在投入恒Q模式下發(fā)“2號機組A/B/C套調節(jié)器故障”、“2號機組A/B套檢測系統(tǒng)故障”、“脈沖故障”、“2號機組1/2PT故障”、“2號機組A/B電源故障”、“起勵失敗”、“通訊故障”等故障信號

從2011年6月起2號機組出現(xiàn)了一個問題，每次開機后，只要一投入恒Q調節(jié)模式，均會馬上播發(fā)“2號機組A/B/C套調節(jié)器故障”、“2號機組A/B套檢測系統(tǒng)故障”、“脈沖故障”、“2號機組1/2PT故障”、“2號機組A/B電源故障”、“起勵失敗”、“通訊故障”等一系列故障信號，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)調節(jié)器本身工控機顯示燈正常，勵磁系統(tǒng)觸摸屏無故障顯示，但是智能I/O板上相應的故障指示燈都亮。通過分析后，認為勵磁調節(jié)器應該無故障，問題很可能出現(xiàn)在和智能I/O板有連接的開關量板、單片機系統(tǒng)板、智能控制板或者智能I/O板本身。得出初步結論后，把2號機組的開關量板、單片機系統(tǒng)板、智能控制板分別和3號機組的對換，2號機組依然發(fā)以上一系列故障信號；結合每次只要復位智能I/O板的SW1復位按扭，故障都會消失一段時間然后重發(fā)的現(xiàn)象，得出最終結論：問題處在智能I/O板上，是程序錯亂所致。經(jīng)過聯(lián)系后，廠家技術人員到廠把2號機組智能I/O板程序重新刷一次，故障消失。

4 結束語

1）經(jīng)過5年的運行維護經(jīng)驗和技術總結，電廠技術人員很好的掌握了勵磁系統(tǒng)的專業(yè)理論知識和運行維護知識，為電廠機組的安全運行打下了堅實的基礎保障。

2）運行維護人員在日常工作中，要堅持學習，對每一個故障信號，可疑信號都不放過，務必弄清楚每一個信號的發(fā)信條件，弄清楚每一個故障信號的發(fā)信原因，做到心中有數(shù)，在不斷的學習總結中提高自己。

參考文獻

[1]廣州擎天電氣控制實業(yè)有限公司.EXC9000勵磁系統(tǒng)說明書[M].

[2]廣州電氣科學研究院.那吉勵磁系統(tǒng)設計說明書[M].2005，12.

[3]孟凡超，吳龍著.發(fā)電機勵磁技術問答及事故分析[M].河北省電力研究院技術叢書出版社，中國電力出版社.

[4]王君亮.同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)原理與運行維護[M].中國水利水電出版社.

[5]陸繼明等.同步發(fā)電機微機勵磁控制[M].中國電力出版社.