發(fā)電機低勵失磁跳機故障分析

1、安全技術(shù)發(fā)電機低勵失磁跳機故障分析 武漢鋼電股份有限公司2臺200 MW機組是東方電機廠生產(chǎn)的QFSN-200-2型水氫氫汽輪發(fā)電機，7回110 kV聯(lián)絡(luò)線分別與武鋼變、冶金變、軋鋼變?nèi)冸娬鞠噙B，與220 kV系統(tǒng)聯(lián)系緊密，系統(tǒng)無功功率儲備充分。為考核機組的進相運行力量以及對系統(tǒng)電壓的調(diào)整力量，對發(fā)電機組進行了進相運行試驗，并依據(jù)試驗結(jié)果給出了發(fā)電機進相運行時，110 kV母線電壓的調(diào)壓率為0.210.5 kV/10 Mvar，220 kV系統(tǒng)的調(diào)壓率為0.10.254 kV/10 Mvar。 1 故障簡況 2021-09-27，武漢鋼電股份有限公司1號機備用，2號機在手動勵磁運行方式下發(fā)生

2、失磁故障，失磁愛護動作切換廠用電，鍋爐MFT動作跳機。 故障發(fā)生前，2號機滿載運行，發(fā)電機有功200 MW，無功20 Mvar，機端電壓15.29 kV。050200，2號集控室發(fā)出"失磁'信號，6 kV快切裝置"021切換'、"022切換'，隨即鍋爐MFT動作，機組跳閘。 2 故障分析 2.1 發(fā)電機運行中消失低勵失磁故障的分析 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)接線如圖1，因副勵磁機燒瓦，勵磁系統(tǒng)暫運行于手動方式，這就需要運行人員依據(jù)有功變化準時調(diào)整無功，使發(fā)電機運行在穩(wěn)定狀態(tài)。發(fā)電機低勵失磁過程中各參數(shù)變化見表1。 見表 從表1可看出，失磁前發(fā)電機有功1

3、98.65 MW，而無功只有16.29 Mvar，此時機組運行于靜態(tài)穩(wěn)定曲線上部，靜穩(wěn)裕度較小，且發(fā)電機端電壓、6 kV廠用電壓均較低。當機組受到外界小的擾動，負荷由198.65 MW漸漸升至205.04 MW時，由于運行人員沒能準時增加勵磁，發(fā)電機的功角 將漸漸增大，使發(fā)電機無功漸漸降低，機端電壓和廠用電源電壓也隨即下降，而手動勵磁電源取自380 V廠用電，在手動勵磁不作調(diào)整的狀況下，就使得發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓和電流相應(yīng)下降，從而使發(fā)電機無功和電壓進一步下降，進而又造成轉(zhuǎn)子電壓、電流下降，如此反復(fù)，最終導(dǎo)致發(fā)電機失磁。因發(fā)電機失磁前帶滿負荷，則進入異步運行后，其等效電抗降低較多，發(fā)電機從系統(tǒng)汲取的

4、無功功率也較多，無功進相最大達-150 Mvar。 圖1 勵磁系統(tǒng)接線 2.2 發(fā)電機失磁愛護動作分析 武漢鋼電股份有限公司發(fā)電機失磁愛護由靜態(tài)極限機端阻抗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，阻抗整定為32 劍魈匭越欽?5。，轉(zhuǎn)子低電壓作為系統(tǒng)故障或系統(tǒng)振蕩時的閉鎖元件，整定為100 V，系統(tǒng)母線低電壓整定為80% Un，該愛護規(guī)律框圖如圖2所示。 圖2 發(fā)電機失磁愛護規(guī)律 解列動作于跳發(fā)電機出口開關(guān);程序跳閘動作于主汽門關(guān)閉9 s后，跳發(fā)電機主開關(guān)、滅磁開關(guān)、6 kV各分支開關(guān)。 從表1數(shù)據(jù)可知，發(fā)電機由低勵失磁運行逐步進入失步運行階段，無功進相最大達150 Mv

5、ar，此時機端測量阻抗由正常位于第一象限過渡到第四象限，并進入異步運行阻抗園內(nèi)，在轉(zhuǎn)子低電壓低于100 V時，失磁愛護t1 延時0.5 s動作出口，發(fā)"失磁'信號并切換廠用電。整個發(fā)電機失磁過程中，造成系統(tǒng)無功缺損近170 Mvar，按機組進相試驗所供應(yīng)的調(diào)壓率0.210.5 kV/10 Mvar(即發(fā)電機每少發(fā)無功10 Mvar，110 kV母線電壓下降0.210.5 kV)，則110 kV母線電壓下降約3.578.5 kV，且考慮系統(tǒng)中其它機組的作用，110 kV系統(tǒng)電壓并不會下降到其額定值的80%，網(wǎng)控的數(shù)據(jù)錄波也顯示，發(fā)電機失步時，110 kV系統(tǒng)電壓仍高于80% U

6、n，故失磁愛護的系統(tǒng)低電壓條件未滿意，失磁愛護t2不出口跳機。 2.3 鍋爐MFT動作分析 當爐膛壓力大幅波動(1 500 Pa)或主燃料丟失(給粉機全跳)時，都會引起鍋爐MFT動作。MFT動作后，延時9 s聯(lián)跳發(fā)電機出口開關(guān)及滅磁開關(guān)。 武漢鋼電股份有限公司于1999年對給粉機進行了變頻器改造，其變頻調(diào)速器為三菱電機株式會社生產(chǎn)的FR-E500型變頻器。給粉機原掌握回路仍保留，即仍由同操器送出信號給掌握器，再由掌握器輸出420 mA的直流信號給變頻器掌握給粉機轉(zhuǎn)速。FR-E 500型變頻器的工作電壓為325528 V， 即變頻器在工作電壓為0.81.3 Un時正常工作，若超出此范圍時，變頻器

7、將停止工作，使給粉機跳閘造成主燃料丟失，MFT動作。廠用電壓過低或瞬時停電時，變頻器自保持時間設(shè)定為1 s，當電源電壓低于變頻器最低工作電壓或消逝超過1 s時，變頻器無輸出，給粉機跳閘。 從表1可知，發(fā)電機從開頭進相到失磁愛護動作，整個過程33 s，在此過程中，6 kV母線電壓大幅下降，直至低于額定值的80%(5.04 kV)，若不考慮變壓器的壓降，則380 V母線電壓也降低至額定值的80%(320 V)以下，且失磁愛護動作切換廠用電時，又產(chǎn)生瞬時失壓(廠用電切換時間約120 ms)，最終造成變頻器停止工作，使給粉機全跳，鍋爐MFT動作跳機。 由上面分析可知，發(fā)電機低勵失磁后，失磁愛護僅動作于

8、"失磁'信號并切換廠用電，因廠用電降得過低且維持時間較長，造成給粉機變頻器停止輸出，給粉機跳閘使鍋爐MFT動作跳機。 3 建議和措施 3.1 加強運行人員的技術(shù)和工作責任心培訓(xùn) 發(fā)電機手動勵磁方式只是在自動勵磁調(diào)整器故障或副勵機不具備投入運行的狀況下，臨時滿意發(fā)電的需要。機組手動勵磁運行時，運行人員應(yīng)有高度的工作責任心，集中精力監(jiān)盤，并能依據(jù)負荷的變化，準時調(diào)整勵磁，使發(fā)電機有功和無功的比值小于3，同時應(yīng)抓緊搶修，盡快恢復(fù)自動勵磁運行。 3.2 失磁愛護重新整定 當發(fā)電機失磁造成靜態(tài)穩(wěn)定破壞進入異步運行后，從系統(tǒng)汲取大量無功，此時系統(tǒng)電壓仍未降到低電壓整定值，失磁愛護不能動作將機組從系統(tǒng)解列，這將使鄰近機組過載，系統(tǒng)穩(wěn)定受到威逼，同時6 kV母線電壓急劇下降，嚴峻威逼廠用輔機的平安運行;還會使定子過流，定子電樞繞組溫度上升，定子端部發(fā)熱及轉(zhuǎn)子發(fā)熱，對機組自身平安造成很大威逼。故應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場實際，進行合理計算，適當整定，使發(fā)電機失磁時，愛護能準時將機組從系統(tǒng)解列，確保系統(tǒng)穩(wěn)定及機組自身平安。 3.3 轉(zhuǎn)變變頻器工作電源 由于給粉機變頻器工作