張 鋼 周亞群 何信林

（西安熱工研究院有限公司，西安 710043）

電氣系統(tǒng)調(diào)試是當電氣設備安裝結束以后，按照國家有關規(guī)程、廠家技術要求、設計院設計圖紙，檢驗電氣設備的設計、安裝、調(diào)試質量及其電氣系統(tǒng)的完整性和可靠性。通過電氣系統(tǒng)調(diào)試，及時發(fā)現(xiàn)并消除存在的問題和缺陷，有效保證電氣設備及系統(tǒng)安全穩(wěn)定的投入運行，為機組投產(chǎn)運行打牢基礎。

本文通過多年大型機組電氣系統(tǒng)調(diào)試，總結了調(diào)試過程中遇到的各類常見問題，并對其進行了原因分析，提出了有效的防范措施，為相關的電氣系統(tǒng)調(diào)試工作提供了一定的借鑒作用，有效防止類似問題的發(fā)生。

1 常見問題及原因分析

1.1 勵磁調(diào)節(jié)器起勵時轉子電壓偏高

某 350MW 機組在整套起動試驗過程中，當進行發(fā)電機機端三相短路試驗時，發(fā)現(xiàn)勵磁調(diào)節(jié)器起勵建壓時轉子電壓偏高，轉子電壓有效值達到120V左右。停機檢查發(fā)現(xiàn)，勵磁調(diào)節(jié)器直流母排兩側電阻無窮大，而發(fā)電機額定轉速時轉子交流阻抗測試數(shù)據(jù)與廠家出廠數(shù)據(jù)一致，從而斷定勵磁調(diào)節(jié)器至發(fā)電機轉子碳刷直流一次母排未連通，導致勵磁調(diào)節(jié)器起勵瞬間轉子電壓偏高。

1.2 6kV電纜接頭安裝不緊固導致間隔著火

某電廠2號機組帶負荷運行過程中，6kV 2A段輸煤變B電源間隔著火，運行人員通過操作臺緊急停機按鈕將發(fā)電機解列滅磁，隨后手動分開6kV 2A段備用電源進線開關，6kV 2A段失電。通過調(diào)取6kV 2A段輸煤變B電源間隔綜保裝置動作報告，過流保護一段動作，動作電流A相24.9A、B相25.3A、C相24.86A，保護動作時母線電壓A相13.71V、B相 13.24V、C相 16.12V，動作時間 0.51s，過流保護一段定值為3.95A、0.5s，保護動作正確。檢修單位解體該間隔6kV電纜發(fā)現(xiàn)，6kV 2A段輸煤變B電源間隔 C相電纜接頭與斷路器下端口連接不緊固，有放電爍燒現(xiàn)象，A、B相電纜接頭與斷路器下端口連接緊固，接觸面無放電爍燒現(xiàn)象。由于輸煤變B電源斷路器下端口C相電纜與斷路器引出線連接不緊固，致使輸煤變B長期運行時，接頭發(fā)熱，燒毀電纜絕緣層，電纜三相短路，間隔著火。

1.3 發(fā)電機甩負荷試驗后，發(fā)電機轉子接地保護動作

榆林某電廠甩負荷試驗后，發(fā)電機轉子接地保護一點接地動作，發(fā)電機解列滅磁。通過發(fā)電機轉子回路絕緣檢查，對地絕緣接近為零。為了檢查確認接地位置，拔出發(fā)電機轉子碳刷，測量發(fā)電機轉子絕緣，測量結果良好，排除發(fā)電機轉子本體接地故障，通過逐級檢查碳刷至勵磁調(diào)節(jié)器共相封閉母線，勵磁調(diào)節(jié)器本體，勵磁變及低電壓側各處絕緣，發(fā)現(xiàn)勵磁調(diào)節(jié)器至碳刷共相封閉母線絕緣低，打開共相封閉母線發(fā)現(xiàn)，母線上搭接一焊條。分析認為，甩負荷瞬間，機組振動大，導致共相封閉母線內(nèi)遺留焊條搭接至直流母排，發(fā)電機轉子接地保護動作，解列滅磁。

1.4 保護裝置內(nèi)線脫落導致保護傳動瞬間直流接地

西寧某電廠升壓站一線路保護柜傳動過程中，保護動作瞬間，直流饋線屏直流接地報警，保護動作結束后，直流接地報警恢復。經(jīng)過多次保護傳動，均出現(xiàn)該報警現(xiàn)象。檢查發(fā)現(xiàn)，該線路保護柜 LD端子A相跳閘信號端內(nèi)線脫落并接觸到盤柜柜體，LD端子外回路接至故障錄波器，實時反應保護動作情況。由于故障錄波器已上電，線路保護柜 LD端子公共端帶有正110V電壓，信號端帶有負110V電壓。當保護動作瞬間，至故障錄波器A相跳閘節(jié)點導通，導致 LD端子 A相跳閘信號端內(nèi)線帶有正110V電壓，直流接地，當保護動作結束后，至故障錄波器A相跳閘節(jié)點斷開，直流接地恢復。

1.5 勵磁調(diào)節(jié)器分壓電阻盒與發(fā)變組保護柜轉子接地保護不匹配

河南某機組整套起動試驗過程中，發(fā)變組保護柜轉子電壓測量值與實際值偏差較大，發(fā)電機轉子接地保護和發(fā)電機失磁保護無法正常投入。原設計中，勵磁調(diào)節(jié)器轉子電壓輸出分兩類，一類為 4～20mA量輸出，另一類為分壓電阻盒輸出，至發(fā)變組保護柜和故障錄波器轉子電壓采用分壓電阻盒輸出。為防止高電壓損壞電氣二次回路，分壓電阻盒輸入電壓為實時轉子電壓，輸出電壓為輸入電壓的1/15，發(fā)變組保護柜取用轉子電壓即為分壓電阻盒輸出電壓，同時保護柜發(fā)電機系統(tǒng)參數(shù)轉子電壓校正系數(shù)為15，即保護柜轉子電壓計算值為采樣值的15倍。停機后，斷開分壓電阻盒外部回路，測得分壓電阻盒輸出端內(nèi)阻為92kΩ，斷開發(fā)變組保護柜轉子電壓外部回路，測得其內(nèi)阻為 180kΩ，由于兩側內(nèi)阻為同一數(shù)量級，導致發(fā)變組保護柜轉子電壓偏離實際值[1]。為解決這一實際問題，保證發(fā)電機轉子接地保護和失磁保護的正確投入，通過與勵磁調(diào)節(jié)器廠家、發(fā)變組保護廠家以及業(yè)主單位探討協(xié)商，當勵磁調(diào)節(jié)器強勵動作時，轉子電壓達到最高值 2倍額定轉子電壓（額定轉子電壓為435V），即870V，而發(fā)變組保護柜轉子電壓通道最高能承受2000V尖波電壓，同時發(fā)電機轉子回路電阻不到 10Ω，與保護柜轉子電壓內(nèi)阻相比，可以忽略不計。最終研究決定，將發(fā)變組保護柜轉子電壓改為直采勵磁調(diào)節(jié)器轉子電壓，不通過分壓電阻盒，將保護柜轉子電壓校正系數(shù)改為1，同時將勵磁調(diào)機器至發(fā)變組保護柜轉子電壓電纜改為耐3000V高壓電纜，保證發(fā)電機轉子接地保護和失磁保護能夠正確投入。

1.6 升壓站間隔CT變比設計偏小

河南某電廠升壓站采用屋內(nèi) GIS雙母接線方式，升壓站共有8個間隔，其中包含一個起備變間隔，該間隔配有8組CT，原設計中CT變比為150～300/1，8組CT中6組CT準確級為5P20，用于保護回路，1組 CT準確級為 0.2，用于測量回路，1組CT準確級為0.2S，用于計量回路。

調(diào)度提供系統(tǒng)阻抗如下：歸算至電廠220kV母線，基準容量100MVA，基準電壓230kV時，最大方式下系統(tǒng)阻抗值Zs1.max=0.00766。歸算至基準容量100MVA，發(fā)電機直軸超瞬變電抗飽和值=0.0425，主變正序阻抗值=0.0466。當大方式下升壓站起備變間隔 CT至起備變高壓側區(qū)間發(fā)生三相短路故障時，其短路電流為

其中IN=1A。當母線保護柜間隔電流大于40倍額定電流時，采樣通道容易失真，母差保護可能誤動。而該區(qū)域發(fā)生三相短路故障時，對于母差保護屬于穿越性故障，不在母差保護范圍內(nèi)，不允許母差保護動作，升壓站起備變間隔CT變比設計偏小。通過與業(yè)主單位、設計院、GIS廠家溝通協(xié)商，決定將起備變間隔 CT更換為變比是 600～1200/1的CT，此時當該區(qū)域發(fā)生三相短路故障時，有

滿足要求，同時起備變高壓側額定電流為100.4A，該變比可以滿足保護、測量及計量要求。

1.7 6kV過壓保護器對廠變差動保護的影響

在榆林某機組正常運行過程中，廠變差動保護動作，機組解列滅磁。停機后調(diào)取發(fā)變組保護動作報告及發(fā)變組故障錄波器動作曲線，發(fā)現(xiàn) 6kVA段工作進線電流瞬間為零，導致廠變差動動作。檢查廠變低壓側絕緣，檢查結果合格，無接地及相見短路故障。檢查 6kVA段工作進線開關，發(fā)現(xiàn)原設計將至發(fā)變組保護柜工作進線電流與至工作進線柜過壓保護器電流并接。正常運行時，過壓保護器漏電極小，為高阻狀態(tài)，流入保護器電流不超過0.1mA，當發(fā)生異常過電壓時，過壓保護器迅速動作變成短路狀態(tài)。由于過壓保護器誤動作，將至保護柜電流短接，導致廠變差動低壓側電流為零，廠變差動保護動作。

1.8 事故按鈕設計不合理導致電動給水泵異常跳閘

河南某 2×350MW 熱電聯(lián)產(chǎn)工程兩臺機組共用一臺電動給水泵，兩臺機組6kV配電室各自帶有一個電動給水泵饋線開關，任意一臺機組饋線開關都可以給電動給水泵供電。電動給水泵試運期間，任一電動給水泵饋線開關合閘后，開關跳閘。檢查發(fā)現(xiàn)，電動給水泵就地帶一事故按鈕，原設計將事故按鈕至兩電動給水泵饋線開關回路在事故按鈕處并接，導致兩臺機組兩路 220V直流電源在事故按鈕處并接。任一6kV電動給水泵饋線開關合閘后，事故按鈕跳閘回路動作繼電器得電，導致開關合閘后直接跳閘。通過與設計院溝通協(xié)商，在電動給水泵就地加一事故按鈕，分別接至兩臺機組電動給水泵饋線開關，電動給水泵再次送電試運后，未再出現(xiàn)該故障。

1.9 線路保護柜操作箱兩路操作電源串電

西寧某電廠線路保護柜傳動過程過，為了確保開關操作箱兩路操作電源的獨立性，保證操作回路可靠動作，分別在只送單路操作電源和兩路操作電源同時送電情況下，分別對開關進行保護傳動。在只送單路操作電源傳動時，發(fā)現(xiàn)兩路操作電源存在串電現(xiàn)象。通過與廠家聯(lián)合檢查發(fā)現(xiàn)，在焊接操作箱三相分閘線圈電阻后，由于各相分閘線圈板件外形一致，沒有編號標識，恢復時若將分閘線圈板件順序接反，則導致兩路操作電源串電。

1.10 220kV雙母母線PT準確級配置錯誤

河南某220kV升壓站為雙母帶母聯(lián)接線方式，帶有兩個母線PT間隔，母線PT通過電壓并列屏接至各盤柜。檢查發(fā)現(xiàn)，母線 PT電壓準確級設計混亂，通過與設計院溝通，修改 PT并列柜圖紙，確定保護用母線電壓取用3P級PT繞組，計量用母線電壓取用0.2級PT繞組。

1.11 發(fā)電機機端PT二次回路斷線

榆林某機組在電氣整套起動發(fā)電機空載試驗過程中，發(fā)電機升至 50%額定電壓進行 PT電壓回路測量時，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機匝間專用 PT至發(fā)變組保護 A柜B相電壓為零，在發(fā)電機本體端子箱內(nèi)測量，故障情況相同。停機檢查發(fā)現(xiàn)，從匝間專用 PT本體至PT本體端子箱B相回路不通，修改該回路后，繼續(xù)進行發(fā)電機空載試驗，電壓回路測量正確。

2 防范措施

2.1 設備安裝問題的防范

在電氣設備安裝過程中，由于施工人員的疏忽，造成一次系統(tǒng)連接不完整，安裝不夠緊固，施工垃圾未清理等類似情況時有發(fā)生。為了避免此類問題，在設備安裝階段，安裝單位技術人員應及時進行自查，同時監(jiān)理單位應組織各單位進行聯(lián)合檢查。在分系統(tǒng)調(diào)試階段，調(diào)試單位應進行復查，避免將此類問題帶入整套起動過程中[2]。

2.2 主保護未能正常投入時，臨時更改后備保護定值

在電氣系統(tǒng)試運過程中，往往會因某些原因導致主保護未能及時投入。為了更加可靠的保護運行設備，在設備需要投運而主保護不能及時投入的情況下，可臨時修改后備保護定值。如將后備過流保護作為主保護，在修改過流定值的同時縮短保護動作延時，保證發(fā)生短路故障時，能夠準確、快速的切除故障，避免設備受到損壞。

2.3 條件允許情況下，帶PT本體進行加壓

調(diào)試過程中，為了檢驗發(fā)電機 PT電壓回路的完整性和準確性，需進行二次加壓，測量 PT二次電壓值和相序。通常在二次加壓時，不通過 PT本體，而是斷開 PT二次空開，在空開下口加量。為了檢驗PT本體，在條件允許情況下，可以帶PT本體進行加壓。以某電廠為例，發(fā)電機機端額定電壓為 20kV，機端 PT未與封閉母線連接，變比為合上PT二次空開，在第一個副邊繞組施加 1V電壓，PT原邊將感應出200V電壓，同時第二個副變繞組感應出1V電壓，第三個副邊繞組感應出 3/3V電壓。通過帶PT本體進行加壓，不僅驗證了 PT二次回路的正確性，同時在機組整套起動前就驗證了PT本體的可靠性，避免在發(fā)電機空載試驗時因為 PT本體原因影響整套起動試驗的進度。

2.4 整套起動試驗時，嚴格按照整套起動措施及運行操作票執(zhí)行

在整套起動試驗過程中，應嚴格按照整套起動措施及運行操作票執(zhí)行，有效防止漏相。在試驗過程中，電氣負責人應全面掌握各系統(tǒng)原理及試驗方法，全局把握試驗過程。運行人員應嚴格按照操作票執(zhí)行操作，對每一項操作要進行再次確認，確認無誤后方可執(zhí)行，防止誤操作[3]。

2.5 發(fā)電機空載試驗時首先手動增磁至10%額定電壓

在整套起動試驗過程中，發(fā)電機在額定轉速下，需進行發(fā)電機空載特性試驗，錄取發(fā)電機機端電壓與發(fā)電機勵磁電流的關系曲線，即發(fā)電機空載特性曲線。并將該曲線與廠家提供出廠試驗曲線相比較，檢驗發(fā)電機運行參數(shù)及運行特性，同時需要檢測發(fā)電機 PT回路的準確性與可靠性，確保發(fā)電機組順利投入運行。由于發(fā)電機空載試驗是發(fā)電機第一次起勵建壓，在勵磁調(diào)節(jié)器為手動模式定角度控制方式下，建議先手動增磁至10%額定機端電壓，保持一段時間，檢查發(fā)變組運行有無異常，同時測量發(fā)電機機端PT二次電壓值、相序及開口三角電壓值，待確認發(fā)變組運行無異常，機端 PT回路正確無誤后，再將發(fā)電機機端電壓緩慢升至1.05倍額定電壓。通過先將發(fā)電機電壓升至10%額定電壓，能夠在發(fā)電機電壓較低的情況下，及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題，避免在機端電壓較高時問題未能及時發(fā)現(xiàn)，損壞設備。

2.6 廠用10kV（6kV）開關柜配置弧光保護

由于廠用10kV（6kV）系統(tǒng)饋線多、饋線開關操作頻繁、容易受小動物危害、饋線安裝不緊固、設備機械磨損及絕緣老化等原因，10kV（6kV）開關柜故障時有發(fā)生。建議在10kV（6kV）各開關柜配置專用弧光保護裝置，及時發(fā)現(xiàn)并切除故障，提高電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)效率，避免不必要的設備損壞及人身傷害。

3 結論

大型發(fā)電機組電氣系統(tǒng)調(diào)試是一個非常重要的環(huán)節(jié)，其貫穿于整個機組建設期間，為機組長期安全穩(wěn)定的運行創(chuàng)造條件。在這個階段的工作中，暴露的問題多，設計、安裝、操作、設備配合等方面的問題都需要及時處理，因此系統(tǒng)調(diào)試對于機組的正常運行和安全生產(chǎn)具有非常重要的意義。

通過多年大型機組的系統(tǒng)調(diào)試工作，本文總結了各類常見問題并進行了原因分析，提出了有效的防范措施，對相關專業(yè)人員日后工作起到了借鑒作用，能夠有效防止類似問題的發(fā)生。

參考文獻

[1] 兀鵬越, 孫鋼虎, 牛利濤, 等. 大型發(fā)電機組電氣系統(tǒng)整套起動試驗常見問題及其處理措施[J]. 熱力發(fā)電, 2013, 42(1): 100-102.

[2] 孫鋼虎, 兀鵬越, 牛利濤, 等. 火電機組電氣啟動試驗中的問題及處理[J]. 電力建設, 2012, 33(7): 46-49.

[3] 兀鵬越, 胡任亞, 陳飛文, 等. 1036MW 機組的電氣整套啟動調(diào)試[J]. 電力建設, 2010, 31(7): 77-79.