发电机出口TV断线异常跳机分析和处理

吴梦可

（浙能镇海发电有限责任公司，浙江 宁波 315208）

目前大型发电机组普遍采用静态励磁调节系统来实现对发电机电压的自动控制，其控制电压取自发电机出口TV的二次侧。发电机出口TV高压熔断器异常熔断时，励磁调节器TV断线检测和判断逻辑正确与否直接影响着机组的稳定运行，其安全问题不容忽视。

1 故障情况

某发电厂4台215 MW火力发电机组采用ABB Unitrol F系列静态励磁调节器。调节器有2个自动调节通道，可互为备用，正常时主通道在自动方式运行，备用通道跟踪控制角度和给定值。当人工切换或调节器故障切换时，可实现无扰动切换。调节器接入2组TV电压分别来自发电机出口TV 2YH和3YH，每个通道各自选择独立的TV参与调节，并自动判断电压是否正常，当发现参与调节的TV断线时，自动将本通道退出运行并投入备用通道运行。

2011年12月8日，运行人员发现4号发电机线电压（1YH）偏差大。就地检查：分散控制系统（DCS）画面显示发电机机端电压Uab=15.64 kV，Ubc=15.88 kV。实际测量1YH二次侧三相电压分别为 Uan=61.16 V，Ubn=59.40 V，Ucn=62.35 V，B相电压偏小，2YH，3YH二次侧三相电压正常，无其他异常信号。

2011年12月30日，4号发电机定子接地报警。就地检查：3U0电压无异常增大，实际测量1YH二次侧三相电压偏差较8日测量值偏大，引起定子接地误报警，2YH电压亦偏差大，3YH电压正常。

按预定方案做好安全措施后检查1YH高压熔断器。检查发现A，B相高压熔断器开路，更换故障熔断器后1YH二次电压正常。约1 min后4号发变组开关跳闸，锅炉主燃料跳闸（MFT），首出信号为励磁调节器反时限过流二段保护动作，励磁故障联跳发电机开关。发电机解列后发电机电压高至1.3 pu左右，6 kV厂用电压相应升高引起双侧引风机变频器过压跳闸，3 s后联跳双侧送风机（DCS联锁），锅炉MFT。发变组保护因退出而未动作，当厂用母线电压跌落至足够低时，备用电源自投成功，检查2YH压变发现B相高压熔断器亦开路。

2 故障分析

2.1 高压熔断器故障分析

4号发电机机端设计有3组TV（1YH，2YH，3YH），配有9只上海高瓷电器有限公司生产的RN2-20 kV/0.5 A型高压熔断器。其中2YH与3YH分别用于发变组保护与励磁调节器的1通道和2通道，TV回路接线如图1所示。

图1 发电机机端2YH、3YH TV回路

12月8日1YH二次侧相电压出现偏差后，2YH和3YH相电压对称且发变组保护无其他异常信号发出，初步排除发电机本身存在故障的可能，由于偏差尚小，继续观察一段时间。12月30日发电机定子接地报警，实测1YH二次侧相电压偏差进一步增大，初步确认系1YH B相高压熔断器劣化引起定子接地误报警。同时2YH亦存在较小的电压偏差，初步判断其高压熔断器亦有劣化趋向。

将1YH的B相置检修位置作进一步检查，用万用表测量发现该相高压熔断器开路，更换并恢复B相压变运行后，继续检查发现A相高压熔断器也完全开路。后续敲开故障高压熔断器检查发现，该批次熔断器内部普遍存在质量问题。

2.2 励磁调节器故障分析

励磁调节器在1YH高压熔断器更换过程中保持1通道（2YH）自动方式运行，调取发电机电压和无功（3YH）历史数据发现：励磁调节器在故障跳机前一直在增加励磁电流输出，发电机机端电压（3YH）持续上升。调节器内部有反时限过流一段报警和反时限过流二段保护动作的事件记录，整个过程并未出现调节器在TV断线后的通道切换。

励磁调节器的输出变化趋势表明，在1YH高压熔断器更换过程中2YH的B相高压熔断器发生了进一步劣化，引起2YH二次侧电压缓慢跌落。由于Unitrol F系列励磁调节器TV断线检测判据采用ΔU/Δt检测，而当电压跌落变化率低于整定变化率时，励磁调节器无法判断出TV断线，从而导致励磁电流输出持续增加，直至反时限过流一段报警。

按照Unitrol F系列励磁调节器设计，反时限过流一段报警将触发调节器通道切换，将运行通道由1通道（2YH）切换至2通道（3YH）。尽管如此，实际通道切换的成功率还要归结于通道间自动跟踪的情况。未切换的原因可能是：2YH与3YH电压偏差太大、给定值跟踪不良、控制电压或控制角跟踪不良等引起的切换闭锁。

3 改进措施和建议

（1）针对高压熔断器的质量隐患，立即将4台机组所有该批次的高压熔断器更换为抚顺恒正电瓷电器有限公司的RN2-20 kV/0.5 A型高压熔断器。

（2）定期检测发电机机端电压，当出现电压偏差大时及时处理，尤其是发现励磁调节器当前通道的电压出现异常变化时，在备用通道无异常信号且电压正常前提下，考虑立即切换至备用通道运行。

（3）发电机机端TV高压熔断器更换操作要严格按预订方案要求执行相关安措，更换过程中要时刻监控发电机机端电压和励磁调节器输出的变化情况。运行人员要保持高度警惕，如遇到异常情况，立刻将励磁调节器切换至手动，并调节发电机机端电压至正常值。建议更换过程中投入发电机过电压保护，以预防励磁调节器误强励时发电机保护动作，快速切换厂用电。

（4）机组计划检修时，增加对发电机出口TV高压熔断器的检查项目，测量高压熔断器电阻（包括接触电阻），对接触面进行打磨处理，去除氧化层，并适当涂抹导电膏。

（5）励磁调节器检修时，需加强对TV断线检测逻辑和通道间、手自动控制方式间切换逻辑的验证。

Unitrol F励磁调节器TV断线检测根据电压跌落速率来判断断线，存在一定的缺陷。如在起励时由于TV本身存在缺陷，则易引起误强励；或者由于TV接触不良、熔断器缓慢熔断导致阻值变大，电压变化比较缓慢时可能漏判。因而建议对TV断线判据进行改进，在ΔU/Δt检测法的基础上，增加双TV比较法逻辑检测判据，以避免起励时因TV缺陷（2个TV同时相同故障的情况除外）引起的误强励。如果调节器能可靠检测TV断线，本次案例在2YH电压跌落过程中时即可自动切换到2通道（3YH）自动方式运行，即便3YH断线，也可以自动切换到2通道手动方式下运行，从而避免误强励跳机。

[1]竺士章.发电机励磁系统试验[M].北京：中国电力出版社，2005.

[2]胡志光.火电厂电气设备及运行[M].北京：中国电力出版社，2001.

[3]GB/T 151662-1994交流高压熔断器限流式熔断器[S].北京：中国电力出版社，1994.