发电机进相试验导致机组跳闸分析

刘世富，肖明伟

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东济南250002；2.华电淄博热电有限公司，山东淄博255051）

发电机进相试验导致机组跳闸分析

刘世富1，肖明伟2

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东济南250002；2.华电淄博热电有限公司，山东淄博255051）

对一起因为发电机进相试验厂用电源电压低导致机组跳闸事件进行深入分析。对故障录波器、励磁调节器、发变组保护等设备跳闸信息进行分析，查明导致跳机的原因，提出两种解决方法，选取合理措施进行整改，满足了运行要求。

发电机进相试验；整流柜；跳闸

0 引言

华电淄博热电公司6号机组为新建热电联产机组，发电机由东方电机有限公司设计生产的QFSN-330-2-20型水氢氢汽轮发电机，配套ABB自并励静止励磁系统；主变压器采用山东泰开变压器有限公司设计生产的三相一体变压器，参数为SFP10-400000／220 kV，242±2×2.5%／20，YD11，Ud=24%；发变组保护采用南瑞继保电气公司设计生产的RCS985型发变组保护；发变组故障录波器采用山大电力技术有限公司设计生产的WDGL-V型微机故障录波器。

1 跳闸经过及检查

2013年11月15日，6号机组进行发电机进相试验。机组100%负荷进相试验工况完成后，在发电机70%负荷工况下进行进相试验，厂用电由高压厂用电变压器（以下简称高厂变）供电，16时44分21秒发电机无功进相到-42.6 MVar时（工况：有功P=230.2 MW，无功Q=-42.6 MVar，发电机定子电压U= 18.24kV，发电机定子电流7370A，转子电流1123A，转子电压203 V，220 kV母线电压U=230.8 kV，6 kV A段母线电压U=5.65 kV，6 kV A段母线电压U= 5.61 kV，主汽流量737 t／h，给水流量792 t／h，主汽压力15.04 MPa），并网开关（206）跳闸，灭磁开关跳闸，6 kV厂用电由高厂变切至启备变供电，汽机和锅炉跳闸。机组跳闸后，运行人员马上恢复各个分系统，专业人员检查各系统的报警情况。

1）DCS首出原因为发电机遮断。

2）光字牌发6号机组发电机断水保护，6号机励磁系统故障报警，热工保护动作，6号机故障录波器动作报警，6号机组发变组保护C柜装置报警。

3）发变组保护检查，保护C柜报热工保护动作，发电机断水保护动作。

4）故障录波器检查，保护动作：6号机非电量保护装置报警，6号机断水保护，6号机热工保护动作, 6号机非电量延时跳闸。开关动作：灭磁开关、206开关跳开。模拟量情况，励磁变高压侧励磁电流早于发电机定子电流消失，如图1所示。

5）励磁调节器检查。161 Converter 1（整流桥1）；189 Cooling Alarm（整流桥冷却系统报警）；190 Cooling Trip（整流桥因冷却系统失效退出）；162 Converter 2（整流桥2）；163 Converter 3（整流桥3）；196 Converter blocked（整流桥被闭锁）；197 Converter Fail level 1（整流桥失灵1段）；198 Converter Fail level 2（整流桥失灵2段）；137 Standby Trip（备用通道跳闸）；119 Standby Alarm（备用通道报警）；171 Fan Supply 1 Fail（风机电源1消失）；172 Fan Supply 2 Fail（风机电源2消失）。

6）励磁变检查，励磁变压器有5个档位，励磁变分接头位置在一档位（21 000／960 V）。

7）辅机动作情况，6 kV B凝结水泵跳闸，400 V A定子冷却水泵跳闸，B定子冷却水泵联启，电流小、无压力、无流量。

图1 跳闸过程中故障录波器

2 故障原因分析

电气总启动试验前准备工作中，励磁系统由自并励模式修改为他励，施工单位将他励电源接在分接头处，档位放在一档位。发电机空载试验结束后，励磁变恢复正常接线，由于施工单位疏忽只恢复一次线的连接，分接头档位未作调整。按照设备参数和设计要求，档位应该为三档位（20 000／960 V）。

根据DCS报文信息反馈，机炉电连锁跳闸是由于发电机遮断引起的，保护C柜和故障录波器反馈表明，由于励磁变高压侧电流比发电机定子电流消失的早，初步判断可能是励磁系统故障引起的机组跳闸。由于励磁系统整流柜封脉冲，整流柜闭锁，励磁系统无输出，造成发电机失磁，厂用电电压低造成辅机跳闸，发变组保护C柜非电量动作，机组全停。

若励磁系统整流柜封闭脉冲造成失磁，则说明励磁系统故障跳闸信号没有发出，因此需要现场模拟封脉冲，检查励磁系统是否发出励磁系统故障跳闸信号。通过现场模拟封脉冲试验确认，3个整流柜中只要有2个退出运行，均放出励磁系统故障跳闸信号［1］。励磁系统故障信号至发变组保护C柜，C柜动作信号发出到故障录波器，名称为非电量保护装置报警。由此可以确认机组跳闸是由于励磁系统故障，发变组保护C柜动作全停。

根据励磁调节器故障信息分析，整流柜退出的原因是由于发电机进行进相试验，造成系统电压不满足励磁调节器设计要求造成的。这可能因为参数设置不当造成，具体是哪一个参数设置有问题需要参考励磁调节器设计图进行分析［1］。

图2 整流桥冷却器电源回路图

整流桥冷却器电源回路见图2，风机电源有两路，一路电源为励磁变自供电，一路电源引自厂用保安段电源。励磁系统正常运行，调节器保持K15继电器动作，整流柜冷却器电源通过K15继电器辅助接点和变压器（T15）连接励磁变副边，冷却风机实现自供电模式运行，如图3所示。当电源监视回路继电器K20检测变压器（T15）副边电压低于设置保护值，延时动作跳开继电器K15同时启动K16，调节器将冷却器电源切换到厂用电工作，厂用电电源监视回路继电器K21检测电压低于设定保护值，延时跳开，K20检测自用电不满足回切条件，冷却器电源均不满足要求，冷却器退出，闭锁脉冲整流柜退出［2］。

图3 整流桥冷却器电源监视回路

冷却器电源监视回路中工作电源电压监视继电器K20定值为210 V、1 s，200 V、1 s，210 V电压为报警值，200 V是保护动作值，继电器K21定值同K20。

进相试验过程中，机组带70%负荷工况，厂用电源由高厂变供电。机组在无功进相到-42.6 MVar时，记录发电机定子电压为18.24 kV，6 kV A段母线电压为5.65kV，6kVA段母线电压为5.61kV。由发动机定子电压计算得励磁变副边电压为833.8 V，变压器（T15）副边电压为199.7 V，厂用220 V工作电源电压为197.3 V。当发电机进相到42.6 MVar时，冷却器电源监视继电器（K20）检测到电压199.7 V低于定值200 V，断开K15联动K16继电器，冷却器电源切至厂用电，K21检测到电压197.3 V低于定值200 V，同时K20检测自用电源不满足要求，随闭锁整流柜脉冲，整流柜退出。调节器报出：整流桥（1、2、3）、风机电源1消失、风机电源2消失、整流桥失灵1段、整流桥失灵2段、备用通道跳闸、整流桥因冷却系统失效退出、整流桥被闭锁。励磁系统故障发出至发变组保护C柜，非电量保护动作启动全停逻辑。通过以上分析可知，冷却器工作电源电压和低电压继电器配合有问题，也就是说电源监视继电器的定值设置偏高，容易引起整流柜误退出运行。

3 采取措施

正常机组运行工况，根据山东省调度中心发电机进相能力要求，300 MW级别机组在70%以下负荷进相要达到50 MW，进相50 MW时发电机机端电压17.9 kV。考虑到电压波动，发电机端电压按照95%计算，则励磁调节器冷却器的工作电压195.6 V。由于进相50 MW为正常运行方式，在工作电压达到195.6V时，不报警，不跳闸。据此，提出两项解决方法。

取消跳闸闭锁脉冲。调节器软件逻辑进相修改，保留报警取消跳闸。如此修改，励磁整流柜不会因为工作电压低而退出，电压低到210 V时，调节器发报警信号，提醒运行人员注意。

修改监视继电器定值。根据以往调试机组经验，K20继电器动作值修改为187 V、2 s，190 V、2 s，K21继电器定值同K20［3］。当在这个定值情况下，报警和跳闸信号均不能发出，并且顺利完成发电机进相试验，满足进相运行要求。

上述两种方法都达到了试验要求，但第二种方法保留了低电压保护跳闸功能，既保证了机组安全运行，又对励磁整流柜启动保护作用，因此采取修改继电器定值的办法更为恰当。

4 结语

发电机进相试验是造成励磁自用电电压低的主要原因，但使励磁系统故障跳闸的直接原因是由于励磁变压器档位不准确，励磁调节器低电压保护定值设置不符合机组低压运行要求。确定整改方案后，机组重新启动，进相试验满足电网试验标准，机组运行正常并安全通过168 h验收。另外，建议5号机组停机检修时，进行反措处理。

［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］邱永刚.ABB励磁系统冷却电源回路优化改造［J］.山东电力技术，2012（1）：55-56.

［3］高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术［M］.北京：中国电力出版社，2010.

The Power Unit Tripping Caused by Leading Power Factor Operation Test of Generator

In this paper，the power unit tripping event which was caused by low voltage power supply with leading power factor operation test of generator was introduced.The tripping information in the fault recorder，excitation regulator and generatortransformer unit protection was analyzed，the cause of jumping was found out，two kinds of solutions were proposed，and more reasonable measures were improved.All of the above measures met the operation requirements.

leading power factor operation test of generator；rectifier cabinet；tripping

TM306

：B

：1007-9904（2014）05-0046-03

2014-03-14

刘世富（1979—），男，工程师，从事电力系统保护、发电机励磁系统的研究试验工作。