劉世富，肖明偉

（1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250002；2.華電淄博熱電有限公司，山東淄博255051）

發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)導(dǎo)致機(jī)組跳閘分析

劉世富1，肖明偉2

（1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250002；2.華電淄博熱電有限公司，山東淄博255051）

對(duì)一起因?yàn)榘l(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)廠用電源電壓低導(dǎo)致機(jī)組跳閘事件進(jìn)行深入分析。對(duì)故障錄波器、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、發(fā)變組保護(hù)等設(shè)備跳閘信息進(jìn)行分析，查明導(dǎo)致跳機(jī)的原因，提出兩種解決方法，選取合理措施進(jìn)行整改，滿足了運(yùn)行要求。

發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)；整流柜；跳閘

0 引言

華電淄博熱電公司6號(hào)機(jī)組為新建熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，發(fā)電機(jī)由東方電機(jī)有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的QFSN-330-2-20型水氫氫汽輪發(fā)電機(jī)，配套ABB自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)；主變壓器采用山東泰開(kāi)變壓器有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的三相一體變壓器，參數(shù)為SFP10-400000／220 kV，242±2×2.5%／20，YD11，Ud=24%；發(fā)變組保護(hù)采用南瑞繼保電氣公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的RCS985型發(fā)變組保護(hù)；發(fā)變組故障錄波器采用山大電力技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的WDGL-V型微機(jī)故障錄波器。

1 跳閘經(jīng)過(guò)及檢查

2013年11月15日，6號(hào)機(jī)組進(jìn)行發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)。機(jī)組100%負(fù)荷進(jìn)相試驗(yàn)工況完成后，在發(fā)電機(jī)70%負(fù)荷工況下進(jìn)行進(jìn)相試驗(yàn)，廠用電由高壓廠用電變壓器（以下簡(jiǎn)稱高廠變）供電，16時(shí)44分21秒發(fā)電機(jī)無(wú)功進(jìn)相到-42.6 MVar時(shí)（工況：有功P=230.2 MW，無(wú)功Q=-42.6 MVar，發(fā)電機(jī)定子電壓U= 18.24kV，發(fā)電機(jī)定子電流7370A，轉(zhuǎn)子電流1123A，轉(zhuǎn)子電壓203 V，220 kV母線電壓U=230.8 kV，6 kV A段母線電壓U=5.65 kV，6 kV A段母線電壓U= 5.61 kV，主汽流量737 t／h，給水流量792 t／h，主汽壓力15.04 MPa），并網(wǎng)開(kāi)關(guān)（206）跳閘，滅磁開(kāi)關(guān)跳閘，6 kV廠用電由高廠變切至啟備變供電，汽機(jī)和鍋爐跳閘。機(jī)組跳閘后，運(yùn)行人員馬上恢復(fù)各個(gè)分系統(tǒng)，專業(yè)人員檢查各系統(tǒng)的報(bào)警情況。

1）DCS首出原因?yàn)榘l(fā)電機(jī)遮斷。

2）光字牌發(fā)6號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)，6號(hào)機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障報(bào)警，熱工保護(hù)動(dòng)作，6號(hào)機(jī)故障錄波器動(dòng)作報(bào)警，6號(hào)機(jī)組發(fā)變組保護(hù)C柜裝置報(bào)警。

3）發(fā)變組保護(hù)檢查，保護(hù)C柜報(bào)熱工保護(hù)動(dòng)作，發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)動(dòng)作。

4）故障錄波器檢查，保護(hù)動(dòng)作：6號(hào)機(jī)非電量保護(hù)裝置報(bào)警，6號(hào)機(jī)斷水保護(hù)，6號(hào)機(jī)熱工保護(hù)動(dòng)作, 6號(hào)機(jī)非電量延時(shí)跳閘。開(kāi)關(guān)動(dòng)作：滅磁開(kāi)關(guān)、206開(kāi)關(guān)跳開(kāi)。模擬量情況，勵(lì)磁變高壓側(cè)勵(lì)磁電流早于發(fā)電機(jī)定子電流消失，如圖1所示。

5）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器檢查。161 Converter 1（整流橋1）；189 Cooling Alarm（整流橋冷卻系統(tǒng)報(bào)警）；190 Cooling Trip（整流橋因冷卻系統(tǒng)失效退出）；162 Converter 2（整流橋2）；163 Converter 3（整流橋3）；196 Converter blocked（整流橋被閉鎖）；197 Converter Fail level 1（整流橋失靈1段）；198 Converter Fail level 2（整流橋失靈2段）；137 Standby Trip（備用通道跳閘）；119 Standby Alarm（備用通道報(bào)警）；171 Fan Supply 1 Fail（風(fēng)機(jī)電源1消失）；172 Fan Supply 2 Fail（風(fēng)機(jī)電源2消失）。

6）勵(lì)磁變檢查，勵(lì)磁變壓器有5個(gè)檔位，勵(lì)磁變分接頭位置在一檔位（21 000／960 V）。

7）輔機(jī)動(dòng)作情況，6 kV B凝結(jié)水泵跳閘，400 V A定子冷卻水泵跳閘，B定子冷卻水泵聯(lián)啟，電流小、無(wú)壓力、無(wú)流量。

圖1 跳閘過(guò)程中故障錄波器

2 故障原因分析

電氣總啟動(dòng)試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作中，勵(lì)磁系統(tǒng)由自并勵(lì)模式修改為他勵(lì)，施工單位將他勵(lì)電源接在分接頭處，檔位放在一檔位。發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)結(jié)束后，勵(lì)磁變恢復(fù)正常接線，由于施工單位疏忽只恢復(fù)一次線的連接，分接頭檔位未作調(diào)整。按照設(shè)備參數(shù)和設(shè)計(jì)要求，檔位應(yīng)該為三檔位（20 000／960 V）。

根據(jù)DCS報(bào)文信息反饋，機(jī)爐電連鎖跳閘是由于發(fā)電機(jī)遮斷引起的，保護(hù)C柜和故障錄波器反饋表明，由于勵(lì)磁變高壓側(cè)電流比發(fā)電機(jī)定子電流消失的早，初步判斷可能是勵(lì)磁系統(tǒng)故障引起的機(jī)組跳閘。由于勵(lì)磁系統(tǒng)整流柜封脈沖，整流柜閉鎖，勵(lì)磁系統(tǒng)無(wú)輸出，造成發(fā)電機(jī)失磁，廠用電電壓低造成輔機(jī)跳閘，發(fā)變組保護(hù)C柜非電量動(dòng)作，機(jī)組全停。

若勵(lì)磁系統(tǒng)整流柜封閉脈沖造成失磁，則說(shuō)明勵(lì)磁系統(tǒng)故障跳閘信號(hào)沒(méi)有發(fā)出，因此需要現(xiàn)場(chǎng)模擬封脈沖，檢查勵(lì)磁系統(tǒng)是否發(fā)出勵(lì)磁系統(tǒng)故障跳閘信號(hào)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)模擬封脈沖試驗(yàn)確認(rèn)，3個(gè)整流柜中只要有2個(gè)退出運(yùn)行，均放出勵(lì)磁系統(tǒng)故障跳閘信號(hào)［1］。勵(lì)磁系統(tǒng)故障信號(hào)至發(fā)變組保護(hù)C柜，C柜動(dòng)作信號(hào)發(fā)出到故障錄波器，名稱為非電量保護(hù)裝置報(bào)警。由此可以確認(rèn)機(jī)組跳閘是由于勵(lì)磁系統(tǒng)故障，發(fā)變組保護(hù)C柜動(dòng)作全停。

根據(jù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器故障信息分析，整流柜退出的原因是由于發(fā)電機(jī)進(jìn)行進(jìn)相試驗(yàn)，造成系統(tǒng)電壓不滿足勵(lì)磁調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)要求造成的。這可能因?yàn)閰?shù)設(shè)置不當(dāng)造成，具體是哪一個(gè)參數(shù)設(shè)置有問(wèn)題需要參考勵(lì)磁調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)圖進(jìn)行分析［1］。

圖2 整流橋冷卻器電源回路圖

整流橋冷卻器電源回路見(jiàn)圖2，風(fēng)機(jī)電源有兩路，一路電源為勵(lì)磁變自供電，一路電源引自廠用保安段電源。勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行，調(diào)節(jié)器保持K15繼電器動(dòng)作，整流柜冷卻器電源通過(guò)K15繼電器輔助接點(diǎn)和變壓器（T15）連接勵(lì)磁變副邊，冷卻風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)自供電模式運(yùn)行，如圖3所示。當(dāng)電源監(jiān)視回路繼電器K20檢測(cè)變壓器（T15）副邊電壓低于設(shè)置保護(hù)值，延時(shí)動(dòng)作跳開(kāi)繼電器K15同時(shí)啟動(dòng)K16，調(diào)節(jié)器將冷卻器電源切換到廠用電工作，廠用電電源監(jiān)視回路繼電器K21檢測(cè)電壓低于設(shè)定保護(hù)值，延時(shí)跳開(kāi)，K20檢測(cè)自用電不滿足回切條件，冷卻器電源均不滿足要求，冷卻器退出，閉鎖脈沖整流柜退出［2］。

圖3 整流橋冷卻器電源監(jiān)視回路

冷卻器電源監(jiān)視回路中工作電源電壓監(jiān)視繼電器K20定值為210 V、1 s，200 V、1 s，210 V電壓為報(bào)警值，200 V是保護(hù)動(dòng)作值，繼電器K21定值同K20。

進(jìn)相試驗(yàn)過(guò)程中，機(jī)組帶70%負(fù)荷工況，廠用電源由高廠變供電。機(jī)組在無(wú)功進(jìn)相到-42.6 MVar時(shí)，記錄發(fā)電機(jī)定子電壓為18.24 kV，6 kV A段母線電壓為5.65kV，6kVA段母線電壓為5.61kV。由發(fā)動(dòng)機(jī)定子電壓計(jì)算得勵(lì)磁變副邊電壓為833.8 V，變壓器（T15）副邊電壓為199.7 V，廠用220 V工作電源電壓為197.3 V。當(dāng)發(fā)電機(jī)進(jìn)相到42.6 MVar時(shí)，冷卻器電源監(jiān)視繼電器（K20）檢測(cè)到電壓199.7 V低于定值200 V，斷開(kāi)K15聯(lián)動(dòng)K16繼電器，冷卻器電源切至廠用電，K21檢測(cè)到電壓197.3 V低于定值200 V，同時(shí)K20檢測(cè)自用電源不滿足要求，隨閉鎖整流柜脈沖，整流柜退出。調(diào)節(jié)器報(bào)出：整流橋（1、2、3）、風(fēng)機(jī)電源1消失、風(fēng)機(jī)電源2消失、整流橋失靈1段、整流橋失靈2段、備用通道跳閘、整流橋因冷卻系統(tǒng)失效退出、整流橋被閉鎖。勵(lì)磁系統(tǒng)故障發(fā)出至發(fā)變組保護(hù)C柜，非電量保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)全停邏輯。通過(guò)以上分析可知，冷卻器工作電源電壓和低電壓繼電器配合有問(wèn)題，也就是說(shuō)電源監(jiān)視繼電器的定值設(shè)置偏高，容易引起整流柜誤退出運(yùn)行。

3 采取措施

正常機(jī)組運(yùn)行工況，根據(jù)山東省調(diào)度中心發(fā)電機(jī)進(jìn)相能力要求，300 MW級(jí)別機(jī)組在70%以下負(fù)荷進(jìn)相要達(dá)到50 MW，進(jìn)相50 MW時(shí)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓17.9 kV?？紤]到電壓波動(dòng)，發(fā)電機(jī)端電壓按照95%計(jì)算，則勵(lì)磁調(diào)節(jié)器冷卻器的工作電壓195.6 V。由于進(jìn)相50 MW為正常運(yùn)行方式，在工作電壓達(dá)到195.6V時(shí)，不報(bào)警，不跳閘。據(jù)此，提出兩項(xiàng)解決方法。

取消跳閘閉鎖脈沖。調(diào)節(jié)器軟件邏輯進(jìn)相修改，保留報(bào)警取消跳閘。如此修改，勵(lì)磁整流柜不會(huì)因?yàn)楣ぷ麟妷旱投顺觯妷旱偷?10 V時(shí)，調(diào)節(jié)器發(fā)報(bào)警信號(hào)，提醒運(yùn)行人員注意。

修改監(jiān)視繼電器定值。根據(jù)以往調(diào)試機(jī)組經(jīng)驗(yàn)，K20繼電器動(dòng)作值修改為187 V、2 s，190 V、2 s，K21繼電器定值同K20［3］。當(dāng)在這個(gè)定值情況下，報(bào)警和跳閘信號(hào)均不能發(fā)出，并且順利完成發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)，滿足進(jìn)相運(yùn)行要求。

上述兩種方法都達(dá)到了試驗(yàn)要求，但第二種方法保留了低電壓保護(hù)跳閘功能，既保證了機(jī)組安全運(yùn)行，又對(duì)勵(lì)磁整流柜啟動(dòng)保護(hù)作用，因此采取修改繼電器定值的辦法更為恰當(dāng)。

4 結(jié)語(yǔ)

發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)是造成勵(lì)磁自用電電壓低的主要原因，但使勵(lì)磁系統(tǒng)故障跳閘的直接原因是由于勵(lì)磁變壓器檔位不準(zhǔn)確，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器低電壓保護(hù)定值設(shè)置不符合機(jī)組低壓運(yùn)行要求。確定整改方案后，機(jī)組重新啟動(dòng)，進(jìn)相試驗(yàn)滿足電網(wǎng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)組運(yùn)行正常并安全通過(guò)168 h驗(yàn)收。另外，建議5號(hào)機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)，進(jìn)行反措處理。

［1］竺士章.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2005．

［2］邱永剛.ABB勵(lì)磁系統(tǒng)冷卻電源回路優(yōu)化改造［J］.山東電力技術(shù)，2012（1）：55-56.

［3］高春如.大型發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)整定計(jì)算與運(yùn)行技術(shù)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2010.

The Power Unit Tripping Caused by Leading Power Factor Operation Test of Generator

In this paper，the power unit tripping event which was caused by low voltage power supply with leading power factor operation test of generator was introduced.The tripping information in the fault recorder，excitation regulator and generatortransformer unit protection was analyzed，the cause of jumping was found out，two kinds of solutions were proposed，and more reasonable measures were improved.All of the above measures met the operation requirements.

leading power factor operation test of generator；rectifier cabinet；tripping

TM306

：B

：1007-9904（2014）05-0046-03

2014-03-14

劉世富（1979—），男，工程師，從事電力系統(tǒng)保護(hù)、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的研究試驗(yàn)工作。