姚遠濤

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

電壓波形畸變造成機組過速緊急停機故障分析

姚遠濤

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

介紹了某水電廠發(fā)電機組概況及設備型號參數(shù)，敘述了機組過速停機故障的現(xiàn)象，分析排查出了故障原因為機端二次線電壓波形畸變干擾，并采取了相應措施，確保了機組安全可靠運行。

過速保護；二次電壓；波形畸變

1 設備概況

某水力發(fā)電廠于1970年動工修建，并于1981年3月投入運行。該水輪發(fā)電機組的水輪機型號為123-LJ-140，額定轉速300r/min，額定出力3 380kW；發(fā)電機額定功率3 200kW，額定電壓6.3 kV，額定電流366 A，額定轉速300r/min。機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，機械飛擺測速裝置改為武漢三聯(lián)水電控制設備公司生產(chǎn)的SLT-3000型全數(shù)字可編程微機組合式調(diào)速器。

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

2 故障現(xiàn)象

由于機組運行時間很長，設備陳舊、老化，該電廠為提高機組的運行可靠性，進行了調(diào)速器、勵磁系統(tǒng)及綜合自動化的技改。當2號發(fā)電機組技改完成以后，通過電氣一次模擬、二次模擬等靜態(tài)調(diào)試，再進行動態(tài)模擬時，開機空轉，機組及各種輔助設備運行一切正常。在運行一段時間無異常后對機組進行零起升壓試驗。調(diào)速器與測頻單元箱二次電壓接的是機端電壓互感器1YH二次線電壓UAB(額定二次電壓為105 V)。當二次電壓升至約80V(機端電壓約5000V)時，機組突然發(fā)生過速保護動作停機，發(fā)“機組過速” 信號，過速停機原因不明。為了查明原因，重新開機至額定轉速空載運轉10min，運行無異常。安排人員監(jiān)視調(diào)速器上的機組頻率表及機組測頻單元箱數(shù)字變化情況，同時用萬用表測量調(diào)速器端子上電壓互感的輸入電壓，再次零起升壓。當二次電壓升至約80V時，又出現(xiàn)機組過速保護動作停機，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)顯來不及反應或是肉眼來不及識別)就停機了。

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，再開機作零起升壓。這時，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。當電壓上升超過10V時，電壓波形過零后出現(xiàn)一個小小的畸變點，如圖1(b)所示。隨著勵磁電流的增加，機端電壓逐漸上升，電壓波形的畸變點也逐漸增大，變成了小小的正弦波形，如圖1(c)所示。當二次電壓值接近80V時，電壓畸形波如圖1(d)所示。再繼續(xù)增大，“機組過速”信號報出，機組緊急停機。

圖1 二次電壓波形

將測頻單元箱及調(diào)速器的機頻電壓UAB改成相電壓UA，重新開機零起升壓，同時監(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ǎ瑱C組升壓恢復正常，故障排除。因此，機組過速停機是由機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個畸變點，當波形畸變的變化量ΔU值大于測頻單元箱電壓測量范圍最低值0.3 V時，測頻裝置所檢測到的是1個大的正弦波加上2個畸形波，就變成了3個正弦波形了，測出的頻率由50Hz變成150Hz(300% ne)。由于機組過速停機保護定值為140% ne，而實測頻率超過了此定值，因而過速保護動作緊急停機，并報出“機組過速”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。原先接UAB時，測頻裝置檢測到的是A，B 2相電壓的差值。因為電壓互感器是電磁型電壓互感器，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，所感應出來的2個二次電壓波形存在著偏差或者含有諧波，當二者相減后就出現(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，機組過速停機現(xiàn)象也就消除了。

5 結束語

電廠的熱工控制和保護有的需采集機組電壓互感器的二次電壓，有的保護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裝置的正確動作密切相關。因此，必須重視電壓互感器的特性試驗，在做伏安試驗時用示波器監(jiān)測它們的波形變化，并選擇合適的二次電壓引入保護裝置，避免二次電壓波形畸變較大引起保護裝置誤動，保障設備的正常運行。

1 李發(fā)海，陳湯銘，鄭逢時，等．電機學[M]．北京：中國科學技術出版社，1984.

2015-02-16；

2015-05-24。

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

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