姚遠(yuǎn)濤

（貴州省黔東南州地方電力總公司鎮(zhèn)遠(yuǎn)分公司，貴州 黔東南 557700)

電壓波形畸變造成機(jī)組過速緊急停機(jī)故障分析

姚遠(yuǎn)濤

（貴州省黔東南州地方電力總公司鎮(zhèn)遠(yuǎn)分公司，貴州 黔東南 557700)

介紹了某水電廠發(fā)電機(jī)組概況及設(shè)備型號參數(shù)，敘述了機(jī)組過速停機(jī)故障的現(xiàn)象，分析排查出了故障原因?yàn)闄C(jī)端二次線電壓波形畸變干擾，并采取了相應(yīng)措施，確保了機(jī)組安全可靠運(yùn)行。

過速保護(hù)；二次電壓；波形畸變

1 設(shè)備概況

某水力發(fā)電廠于1970年動工修建，并于1981年3月投入運(yùn)行。該水輪發(fā)電機(jī)組的水輪機(jī)型號為123-LJ-140，額定轉(zhuǎn)速300r/min，額定出力3 380kW；發(fā)電機(jī)額定功率3 200kW，額定電壓6.3 kV，額定電流366 A，額定轉(zhuǎn)速300r/min。機(jī)端電壓互感器型號為JDZJ-6，150VA/1級。調(diào)速器由原CT-40改造，原油壓裝置、集油箱和主接力器得到保留，機(jī)械飛擺測速裝置改為武漢三聯(lián)水電控制設(shè)備公司生產(chǎn)的SLT-3000型全數(shù)字可編程微機(jī)組合式調(diào)速器。

機(jī)組測頻保護(hù)單元箱采用湖南紫光測控有限公司生產(chǎn)的DCAP-3530智能轉(zhuǎn)速測控單元。該智能轉(zhuǎn)速測控單元利用機(jī)端電壓對發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速及頻率進(jìn)行自動檢測，有七輪轉(zhuǎn)速控制出口(5%，35%，80%，95%，105%，140%，170%)。機(jī)端電壓測量范圍為(0.3～180)V/(2～100)Hz。具有RS-485通迅接口，可與監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，組成電廠綜合自動化系統(tǒng)。

2 故障現(xiàn)象

由于機(jī)組運(yùn)行時(shí)間很長，設(shè)備陳舊、老化，該電廠為提高機(jī)組的運(yùn)行可靠性，進(jìn)行了調(diào)速器、勵(lì)磁系統(tǒng)及綜合自動化的技改。當(dāng)2號發(fā)電機(jī)組技改完成以后，通過電氣一次模擬、二次模擬等靜態(tài)調(diào)試，再進(jìn)行動態(tài)模擬時(shí)，開機(jī)空轉(zhuǎn)，機(jī)組及各種輔助設(shè)備運(yùn)行一切正常。在運(yùn)行一段時(shí)間無異常后對機(jī)組進(jìn)行零起升壓試驗(yàn)。調(diào)速器與測頻單元箱二次電壓接的是機(jī)端電壓互感器1YH二次線電壓UAB(額定二次電壓為105 V)。當(dāng)二次電壓升至約80V(機(jī)端電壓約5000V)時(shí)，機(jī)組突然發(fā)生過速保護(hù)動作停機(jī)，發(fā)“機(jī)組過速” 信號，過速停機(jī)原因不明。為了查明原因，重新開機(jī)至額定轉(zhuǎn)速空載運(yùn)轉(zhuǎn)10min，運(yùn)行無異常。安排人員監(jiān)視調(diào)速器上的機(jī)組頻率表及機(jī)組測頻單元箱數(shù)字變化情況，同時(shí)用萬用表測量調(diào)速器端子上電壓互感的輸入電壓，再次零起升壓。當(dāng)二次電壓升至約80V時(shí)，又出現(xiàn)機(jī)組過速保護(hù)動作停機(jī)，且頻率表和測頻單元箱上的數(shù)字以及萬用表上的數(shù)字均看不出變化(數(shù)顯來不及反應(yīng)或是肉眼來不及識別)就停機(jī)了。

3 故障排查

由于用萬用表測量和用肉眼都未能觀測到異常情況，因此改用SR8二蹤示波器監(jiān)測電壓互感器二次電壓與波形，再開機(jī)作零起升壓。這時(shí)，觀測到二次電壓在10V以下波形是正常的，屬正弦波，如圖1(a)所示。當(dāng)電壓上升超過10V時(shí)，電壓波形過零后出現(xiàn)一個(gè)小小的畸變點(diǎn)，如圖1(b)所示。隨著勵(lì)磁電流的增加，機(jī)端電壓逐漸上升，電壓波形的畸變點(diǎn)也逐漸增大，變成了小小的正弦波形，如圖1(c)所示。當(dāng)二次電壓值接近80V時(shí)，電壓畸形波如圖1(d)所示。再繼續(xù)增大，“機(jī)組過速”信號報(bào)出，機(jī)組緊急停機(jī)。

圖1 二次電壓波形

將測頻單元箱及調(diào)速器的機(jī)頻電壓UAB改成相電壓UA，重新開機(jī)零起升壓，同時(shí)監(jiān)測電壓波形。經(jīng)檢測，電壓波形過零后畸形波消失，已變?yōu)檎也?，機(jī)組升壓恢復(fù)正常，故障排除。因此，機(jī)組過速停機(jī)是由機(jī)端二次線電壓波形畸變造成的。

4 故障分析

由于線電壓的波形過零后，出現(xiàn)了2個(gè)畸變點(diǎn)，當(dāng)波形畸變的變化量ΔU值大于測頻單元箱電壓測量范圍最低值0.3 V時(shí)，測頻裝置所檢測到的是1個(gè)大的正弦波加上2個(gè)畸形波，就變成了3個(gè)正弦波形了，測出的頻率由50Hz變成150Hz(300% ne)。由于機(jī)組過速停機(jī)保護(hù)定值為140% ne，而實(shí)測頻率超過了此定值，因而過速保護(hù)動作緊急停機(jī)，并報(bào)出“機(jī)組過速”信號。

出現(xiàn)這一現(xiàn)象，與2臺電壓互感器間本身的磁飽和度和磁滯差異有關(guān)。原先接UAB時(shí)，測頻裝置檢測到的是A，B 2相電壓的差值。因?yàn)殡妷夯ジ衅魇请姶判碗妷夯ジ衅?，鐵芯磁路除了飽和外，還有磁滯作用。它們的磁化曲線不是單一的，上升和下降特性不相重合，形成了一個(gè)滯回環(huán)。在這種情況下，2臺電壓互感的磁化曲線和滯回環(huán)存在一定差異，所感應(yīng)出來的2個(gè)二次電壓波形存在著偏差或者含有諧波，當(dāng)二者相減后就出現(xiàn)了上述觀測到的畸形波。而改接為單相電壓后，測頻裝置檢測到的只是UA單相電壓，就沒有明顯的諧波或諧波很小，基本為基波正弦波形，機(jī)組過速停機(jī)現(xiàn)象也就消除了。

5 結(jié)束語

電廠的熱工控制和保護(hù)有的需采集機(jī)組電壓互感器的二次電壓，有的保護(hù)對于二次電壓的波形十分敏感，電壓互感器的電壓傳變性能與保護(hù)裝置的正確動作密切相關(guān)。因此，必須重視電壓互感器的特性試驗(yàn)，在做伏安試驗(yàn)時(shí)用示波器監(jiān)測它們的波形變化，并選擇合適的二次電壓引入保護(hù)裝置，避免二次電壓波形畸變較大引起保護(hù)裝置誤動，保障設(shè)備的正常運(yùn)行。

1 李發(fā)海，陳湯銘，鄭逢時(shí)，等．電機(jī)學(xué)[M]．北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，1984.

2015-02-16；

2015-05-24。

姚遠(yuǎn)濤(1964-)，男，工程師，主要從事電廠發(fā)供電及設(shè)備維護(hù)維修等生產(chǎn)工作，email：doudou2017@163.com。

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