發(fā)電機(jī)低勵(lì)失磁跳機(jī)故障分析

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1、發(fā)電機(jī)低勵(lì)失磁跳機(jī)故障分析郭鳳萍，胡必飛(武漢鋼電股份有限公司，湖北武漢430082)〔摘要〕針對(duì)一起200MW機(jī)組低勵(lì)失磁故障，分析了發(fā)電機(jī)低勵(lì)失磁的過(guò)程及保護(hù)動(dòng)作情況，作出跳機(jī)的原因是發(fā)電機(jī)失磁造成廠用電壓過(guò)低使給粉機(jī)變頻器停止工作而引起鍋爐MFT動(dòng)作，提出了反事故措施?！碴P(guān)鍵詞〕發(fā)電機(jī)；低勵(lì)失磁；廠用電；變頻器；MFT　　武漢鋼電股份有限公司2臺(tái)200MW機(jī)組是東方電機(jī)廠生產(chǎn)的QFSN-200-2型水氫氫汽輪發(fā)電機(jī)，7回110kV聯(lián)絡(luò)線分別與武鋼變、冶金變、軋鋼變?nèi)冸娬鞠噙B，與220kV系統(tǒng)聯(lián)系緊密，系統(tǒng)無(wú)功功率儲(chǔ)備充足。為考核機(jī)組的進(jìn)相運(yùn)

2、行能力以及對(duì)系統(tǒng)電壓的調(diào)節(jié)能力，　對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果給出了發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，110kV母線電壓的調(diào)壓率為0.21～0.5kV/10Mvar，220kV系統(tǒng)的調(diào)壓率為0.1～0.254kV/10Mvar。1故障簡(jiǎn)況　　2001-09-27，武漢鋼電股份有限公司1號(hào)機(jī)備用，2號(hào)機(jī)在手動(dòng)勵(lì)磁運(yùn)行方式下發(fā)生失磁故障，失磁保護(hù)動(dòng)作切換廠用電，鍋爐MFT動(dòng)作跳機(jī)。　　故障發(fā)生前，2號(hào)機(jī)滿載運(yùn)行，發(fā)電機(jī)有功200MW，無(wú)功20Mvar，機(jī)端電壓15.29kV。05∶02∶00，2號(hào)集控室發(fā)出“失磁”信號(hào)，6kV快切裝置“021切換”、“

3、022切換”，隨即鍋爐MFT動(dòng)作，機(jī)組跳閘。2故障分析2.1發(fā)電機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)低勵(lì)失磁故障的分析　　發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)接線如圖1，因副勵(lì)磁機(jī)燒瓦，勵(lì)磁系統(tǒng)暫運(yùn)行于手動(dòng)方式，這就需要運(yùn)行人員根據(jù)有功變化及時(shí)調(diào)整無(wú)功，使發(fā)電機(jī)運(yùn)行在穩(wěn)定狀態(tài)。發(fā)電機(jī)低勵(lì)失磁過(guò)程中各參數(shù)變化見(jiàn)表1?！　谋?可看出，失磁前發(fā)電機(jī)有功198.65MW，而無(wú)功只有16.29Mvar，此時(shí)機(jī)組運(yùn)行于靜態(tài)穩(wěn)定曲線上部，靜穩(wěn)裕度較小，且發(fā)電機(jī)端電壓、6kV廠用電壓均較低。當(dāng)機(jī)組受到外界小的擾動(dòng)，負(fù)荷由198.65MW逐漸升至205.04MW時(shí)，由于運(yùn)行人員沒(méi)能及時(shí)增加勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)的功角將

4、逐漸增大，使發(fā)電機(jī)無(wú)功逐漸降低，機(jī)端電壓和廠用電源電壓也隨即下降，而手動(dòng)勵(lì)磁電源取自380V廠用電，在手動(dòng)勵(lì)磁不作調(diào)整的情況下，就使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓和電流相應(yīng)下降，從而使發(fā)電機(jī)無(wú)功和電壓進(jìn)一步下降，進(jìn)而又造成轉(zhuǎn)子電壓、電流下降，如此反復(fù)，最終導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失磁。因發(fā)電機(jī)失磁前帶滿負(fù)荷，則進(jìn)入異步運(yùn)行后，其等效電抗降低較多，發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收的無(wú)功功率也較多，無(wú)功進(jìn)相最大達(dá)-150Mvar?！　D1勵(lì)磁系統(tǒng)接線2.2發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作分析　　武漢鋼電股份有限公司發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)由靜態(tài)極限機(jī)端阻抗ZK-1、轉(zhuǎn)子低電壓ZY-1、系統(tǒng)母線低電壓DY-1三部分組成，

5、阻抗整定為32劍魈匭越欽ㄎ?5。，轉(zhuǎn)子低電壓作為系統(tǒng)故障或系統(tǒng)振蕩時(shí)的閉鎖元件，整定為100V，系統(tǒng)母線低電壓整定為80%Un，該保護(hù)邏輯框圖如圖2所示?！　D2發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)邏輯　　解列動(dòng)作于跳發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)；程序跳閘動(dòng)作于主汽門(mén)關(guān)閉9s后，　跳發(fā)電機(jī)主開(kāi)關(guān)、滅磁開(kāi)關(guān)、6kV各分支開(kāi)關(guān)?！　谋?數(shù)據(jù)可知，發(fā)電機(jī)由低勵(lì)失磁運(yùn)行逐步進(jìn)入失步運(yùn)行階段，無(wú)功進(jìn)相最大達(dá)150Mvar，此時(shí)機(jī)端測(cè)量阻抗由正常位于第一象限過(guò)渡到第四象限，并進(jìn)入異步運(yùn)行阻抗園內(nèi)，在轉(zhuǎn)子低電壓低于100V時(shí)，　失磁保護(hù)t1延時(shí)0.5s動(dòng)作出口，發(fā)“失磁”信號(hào)并切換廠用電。

6、整個(gè)發(fā)電機(jī)失磁過(guò)程中，造成系統(tǒng)無(wú)功缺損近170Mvar，按機(jī)組進(jìn)相試驗(yàn)所提供的調(diào)壓率0.21～0.5kV/10Mvar(即發(fā)電機(jī)每少發(fā)無(wú)功10Mvar，110kV母線電壓下降0.21～0.5kV)，則110kV母線電壓下降約3.57～8.5kV，且考慮系統(tǒng)中其它機(jī)組的作用，110kV系統(tǒng)電壓并不會(huì)下降到其額定值的80%，網(wǎng)控的數(shù)據(jù)錄波也顯示，發(fā)電機(jī)失步時(shí)，110kV系統(tǒng)電壓仍高于80%Un，故失磁保護(hù)的系統(tǒng)低電壓條件未滿足，失磁保護(hù)t2不出口跳機(jī)。2.3鍋爐MFT動(dòng)作分析　　當(dāng)爐膛壓力大幅波動(dòng)(±1500Pa)或主燃料喪失(給粉機(jī)全跳)時(shí)，都會(huì)引起

7、鍋爐MFT動(dòng)作。MFT動(dòng)作后，延時(shí)9s聯(lián)跳發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)及滅磁開(kāi)關(guān)?！　∥錆h鋼電股份有限公司于1999年對(duì)給粉機(jī)進(jìn)行了變頻器改造，其變頻調(diào)速器為三菱電機(jī)株式會(huì)社生產(chǎn)的FR-E500型變頻器。給粉機(jī)原控制回路仍保留，即仍由同操器送出信號(hào)給控制器，再由控制器輸出4～20mA的直流信號(hào)給變頻器控制給粉機(jī)轉(zhuǎn)速。FR-E500型變頻器的工作電壓為325～528V，即變頻器在工作電壓為0.8～1.3Un時(shí)正常工作，若超出此范圍時(shí)，變頻器將停止工作，使給粉機(jī)跳閘造成主燃料喪失，MFT動(dòng)作。廠用電壓過(guò)低或瞬時(shí)停電時(shí)，變頻器自保持時(shí)間設(shè)定為1s，當(dāng)電源電壓低于變頻器

8、最低工作電壓或消失超過(guò)1s時(shí)，變頻器無(wú)輸出，給粉機(jī)跳閘?！　谋?可知，發(fā)電機(jī)從開(kāi)始進(jìn)相到失磁保護(hù)動(dòng)作，整個(gè)過(guò)程33s，在