鐘坪芳（重慶旗能電鋁有限公司，重慶 401420）

旗能電廠發(fā)電機無功功率異常波動原因分析及處理

鐘坪芳
（重慶旗能電鋁有限公司，重慶 401420）

旗能電廠2?330MW火電機組采用南瑞NES5100自動勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，2015年9月多次出現(xiàn)無功功率、有功功率異常波動，經(jīng)過對可能影響無功波動的AVC、PSS投入情況及系統(tǒng)電壓、機端電壓、勵磁電流電壓、有無功功率的變化關(guān)系綜合分析，最終確定為發(fā)電機測量保護PT一次插頭接觸不良導(dǎo)致。同時由于發(fā)電機PT關(guān)系到DEH功率自動控制、勵磁自動調(diào)節(jié)、發(fā)變組保護等，對機組安全影響較大，通過解除相關(guān)自動控制做好安全措施，在保證機組安全的前提下順利的消除了缺陷。

NES5100 勵磁調(diào)節(jié) 無功波動原因 PT

1　引言

旗能電廠2*330MW火電機組，采用國電南瑞NES5100自動勵磁系統(tǒng)，2012年投產(chǎn)以來運行正常。2015年9月16日至20日間集控運行人員多次發(fā)現(xiàn)#1發(fā)電機無功功率突然增加18MVAR，#2發(fā)電機無功功率下降25MVAR，#2有功功率上升或者#1發(fā)電機無功功率突然下降，#2發(fā)電機無功功率突然上升約25MVAR至30MVAR，期間無任何調(diào)整操作，系統(tǒng)電壓也無明顯變化，無異常報警。對勵磁系統(tǒng)及發(fā)電機碳刷集電環(huán)檢查并未發(fā)現(xiàn)異常，匯報調(diào)度，系統(tǒng)無異常擾動。但有無、功負荷頻繁出現(xiàn)異常波動，外部檢查又沒有發(fā)現(xiàn)異常，遂對運行數(shù)據(jù)進行搜集分析，最終找出了故障原因，并采取相應(yīng)措施消除了異常，保證了機組安全。

2　可能影響發(fā)電機無功負荷波動的因素

（1）AVC模式下機組無功負荷受外界指令控制影響：發(fā)電廠AVC子站接收AVC主站系統(tǒng)下發(fā)的發(fā)電廠高壓母線電壓/全廠總無功目標(biāo)值或設(shè)定的電壓控制曲線，按照一定的控制策略，合理分配各機組的無功，AVC子站直接或通過DCS向發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)發(fā)送增減磁信號以調(diào)節(jié)發(fā)電機無功，達到主站控制目標(biāo)，實現(xiàn)全廠機組的電壓/無功自動控制。

（2）附加模式下PSS異常調(diào)節(jié)：電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（pps）就是為抑制低頻振蕩而研究的一種附加勵磁控制技術(shù)。它在勵磁電壓調(diào)節(jié)器中，引入領(lǐng)先于軸速度的附加信號，產(chǎn)生一個正阻尼轉(zhuǎn)矩，去克服原勵磁電壓調(diào)節(jié)器中產(chǎn)生的負阻尼轉(zhuǎn)矩作用。用于提高電力系統(tǒng)阻尼、解決低頻振蕩問題。當(dāng)增加發(fā)電機原動機輸入功率或降低輸入功率時，PSS“反調(diào)”則會導(dǎo)致無功負荷較大幅度的減少或增加。

（3）發(fā)電機PT及采樣回路異常或調(diào)節(jié)器故障：勵磁調(diào)節(jié)器通過發(fā)電機機端PT1和PT2回路采樣后的量作為勵磁調(diào)節(jié)器模擬量板輸入，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換作為發(fā)電機定子電壓測量值，通過與AVR給定電壓比較形成偏差，此偏差信號經(jīng)PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，再經(jīng)差分放大等，形成新的控制電壓，從而作用于整流橋通過對整流橋觸發(fā)脈沖的控制達到調(diào)整發(fā)電機電壓穩(wěn)定的目的。如果發(fā)電機PT一、二次回路出現(xiàn)觸頭、接線或熔斷器接觸不良，勵磁調(diào)節(jié)器采樣回路故障等也會影響機組無功，導(dǎo)致無功負荷波動。

（4）系統(tǒng)電壓異常波動影響：本廠發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器雙通道均選用“恒電壓”控制模式，以維持定子電壓穩(wěn)定在給定電壓運行。當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生波動時，發(fā)電機定子電壓也會受影響，此時勵磁調(diào)節(jié)器會自動調(diào)節(jié)無功功率以維持發(fā)電機定子電壓恒定。

（5）勵磁回路異常：發(fā)電機勵磁碳刷接觸不良打火花嚴(yán)重等也會造成發(fā)電機勵磁電流、電壓及無功負荷異常波動，

3　無功負荷異常波動的檢查分析

（1）我廠接入地方電網(wǎng)，目前調(diào)度未要求投入AVR運行；勵磁調(diào)節(jié)器為國電南瑞NES5100勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其PSS采用PSS2B型，PSS試驗及國內(nèi)使用經(jīng)驗，未出現(xiàn)反調(diào)現(xiàn)象，且目前調(diào)度并未要求投入PSS運行。

（2）運行數(shù)據(jù)分析：1）發(fā)電機勵磁碳刷和集電環(huán)檢查溫度正常，無打火花等異?，F(xiàn)象，調(diào)節(jié)器無異常報警；2）兩臺有、無功功率波動時，勵磁電流、定子電流對應(yīng)發(fā)生變化，說明無功變化并非純粹因為變送器輸出異常，確為真實波動；3）#2發(fā)電機無功波動時，#1機無功同時出現(xiàn)波動，但波動方向與#2機相反，幅度略??；如果是系統(tǒng)電壓變化引起無功異常波動，#1、2機組波動方向應(yīng)一致，#2機組無功波動明顯大于#1機且與#1機方向相反，由此可基本排除系統(tǒng)電壓波動引起。#1機無功波動應(yīng)為#2機無功波動影響系統(tǒng)電壓導(dǎo)致的正常調(diào)整。4）查運行數(shù)據(jù)曲線發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)#2機有、無功功率異常上升時，#2機機端三相線電壓基本平衡，略有上升，且無功波動時線電壓與無功同向變化。由于220KV系統(tǒng)電壓無明顯變化，說明機端電壓上升是無功上升硬氣的。有無功率上升時B相相電壓比A、C相相電壓降低約0.4KV。無功突降時#2發(fā)電機機端B相電壓上升至與A、C相基本一致?？赡苁莿畲耪{(diào)節(jié)器采樣回路和發(fā)電機相電壓檢測回路均同時出現(xiàn)了A、C相相電壓降低，導(dǎo)致調(diào)節(jié)器自動增磁。5）由于DCS線電壓和相電壓顯示變送器輸入電壓分別為兩組PT，電壓存在差別應(yīng)該與發(fā)變組一次回路無關(guān)是PT及檢測回路原因。相電壓變送器輸入電壓取自PT2，勵磁當(dāng)前工作通道為B套，其反饋電壓同樣取自PT2，如果PT2輸出電壓異常波動可能導(dǎo)致#2發(fā)電機無功異常波動。

（3）通過以上分析，運行懷疑因勵磁系統(tǒng)采集的B相電壓突變失準(zhǔn)導(dǎo)致調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)動作，引起機組無功波動，但由于電壓差值不大不足以啟動勵磁調(diào)節(jié)器和保護回路PT斷線報警。通知檢修對勵磁調(diào)節(jié)器機端電壓采樣輸入電壓，發(fā)變組變送器屏及保護屏端子PT、發(fā)電機出線PT端子箱二次電壓進行檢查。測量結(jié)果勵磁調(diào)節(jié)屏和發(fā)電機PT端子箱處PT2B相二次電壓約55.6V，A、C相電壓為58.2V，PT1三相電壓均為58.2V左右與DCS顯示對應(yīng)。檢修進一步檢查PT2二次空開處進線電壓也存在相間不平衡，應(yīng)為PT柜一二次回路接觸不良所致，最終打開PT2B相前柜門發(fā)現(xiàn)一次插頭處有間隙性微小火花放電現(xiàn)象。

4　處理過程中的注意事項

發(fā)電機PT回路用于機端電壓采樣，PT回路檢修工作需將故障PT二次空開斷開及一次手車?yán)觯赡軐?dǎo)致發(fā)電機電壓、頻率、發(fā)電機有無功功率，有無功電能異常，這些參數(shù)關(guān)系到發(fā)電機功率調(diào)節(jié)、勵磁調(diào)節(jié)、保護裝置等，必須采取可靠措施才能保證機組安全。

（1）解除電壓測量波動對勵磁調(diào)節(jié)的影響。將雙通道勵磁調(diào)節(jié)方式由“恒電壓”切換為“恒電流”調(diào)節(jié)模式。勵磁調(diào)節(jié)器恒電流調(diào)節(jié)是維持發(fā)電機勵磁電流為恒定值，實際是勵磁手動調(diào)節(jié)模式，在此模式下勵磁調(diào)節(jié)不受機端電壓影響但必須加強機組監(jiān)視。

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（2）退出可能受定子電壓采樣值突變而引起誤動的保護和自動裝置。發(fā)電機逆功率、失磁、過激磁、定子接地保護、匝間保護、過電壓、低電壓、低頻率等反應(yīng)電壓變化的保護裝置應(yīng)做好防止誤動的措施，退出保護壓板。

（3）解除有功功率相關(guān)調(diào)節(jié)回路。由于拉出發(fā)電機PT柜可能造成發(fā)電機有功功率突變，應(yīng)退出DEH功控回路，改為閥位控制；退出減溫水自動，避免汽溫異常變化。同時由于有功功率顯示異常，應(yīng)暫停負荷調(diào)整，加強對發(fā)電機定子電流以及汽溫、汽壓、蒸汽流量等監(jiān)視，維持機組負荷穩(wěn)定并做好少計電量記錄。

（4）做好檢修安全措施。機組PT共第三組，檢修時注意核對編號、端子號及測量二次電壓，避免誤動正常的PT。PT小車推進拉出操作人員帶絕緣手套。

5　結(jié)語

通過對現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)分析找到了無功負荷異常波動的原因，并采取措施，在機組運行中對發(fā)電機出線PT一次插頭進行了檢查處理。發(fā)電機PT回路關(guān)系到保護和自動調(diào)節(jié)，安全運行極為重要，停機后應(yīng)對所有發(fā)電機PT一、二次回路進行全面檢查。由此我們也總結(jié)出發(fā)電機無功負荷異常波動的影響原因，在機組運行中出現(xiàn)無功異常波動時應(yīng)從AVC、PSS運行情況及系統(tǒng)電壓、發(fā)電機電壓、有功、勵磁電流、勵磁電壓的變化關(guān)系進行綜合分析，查找原因，有利于準(zhǔn)確定位故障原因，并及時消除。

鐘坪芳（1972—），女，大專，助理工程師，從事火電廠電氣運行及管理工作多年，現(xiàn)任重慶旗能電鋁有限公司電氣運行專責(zé)工程師。