一起300MW发电机失磁保护动作原因的分析与处理

王新

摘 要：失磁是发电机运行过程中常见的故障之一，运行中的发电机失磁时，其出口电势会降低，静稳态平衡会被破坏，发电机的安全稳定运行会受到严重威胁。本文对一起300MW发电机因失磁保护动作而跳闸的事件，进行动作原因分析，列出处理方案，从而确保电网和机组的安全运行。

关键词：失磁保护；灭磁开关；大功率继电器；直流系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.152

0 引言

某发电厂装机容量为2*300MW，#2发电机正常运行时，发变组保护（A、B柜）失磁保护动作， #2机组跳闸，现场检查发电机确实失磁，发变组失磁保护动作正确，随后进行了故障原因排查和处理。该厂使用的励磁系统为UNITROL 5000型，是瑞士ABB公司于98年推出的数字式同步发电机静止励磁系统，为UNITROL系列的第五代励磁系统，已投运五年，期间更换通道I主控板（COB）一块，更换冷却风扇三组，无其他存在问题。

1 失磁保护动作情况说明

#2机在失磁保护动作后，电气检修人员立即到现场对失磁跳闸原因进行检查，发变组保护装置、励磁系统及其他电气设备无故障情况发生，发电机确实失磁，保护动作正确。调取了故障录波器故障波形，进一步分析失磁原因，具体波形见图1：

通过故障录波器我们可以看出，在发电机失磁t2t3保护动作前1.763秒，励磁电流突然下降，随之励磁电压也随之下降，在失磁保护动作后2.5秒，发电机出口断路器断开。

检查DCS后台记录，在励磁电压和电流降低时，发电机各项指标正常，发电机有功和无功功率也正常，并无异常波动，在发电机保护去断开发电机出口断路器的同时，灭磁开关也同时断开。通过检查励磁系统故障时的故障记录，发现励磁系统在当时并无报警记录，只有外部跳闸指令记录（A143）。

综合上述故障录波器及DCS后台记录，发现发电机励磁电压、电流和励磁系统正常退励逆变灭磁波形非常类似，励磁退出运行后，造成发电机组失磁，但励磁系统在并网运行期间会闭锁远方退励及其他退励命令。

2 故障分析及处理

经全面排查，发现#2机直流系统存在串入交流回路的情况，检查发现输煤系统#7皮带就地控制箱改造后接线错误，设备启停操作时交流会串入直流系统，而失磁保护动作前，#7皮带就地控制箱进行了启停操作。本次直流系统混入交流，对励磁系统造成干扰，应是本次失磁保护动作的主要原因。但根据有些电厂出现的直流串入交流的故障跳闸分析，与本次的情况不一致，其故障时对励磁系统外部跳闸信号回路影响较大，容易造成外部跳闸继电器动作，灭磁开关跳闸，而此次#2机故障并未出现开关在运行时跳闸的情况，鉴于此种情况，为确保励磁系统的可靠运行，作出以下处理方案：

（1）对#7皮带就地控制箱接线进行整改，避免交流串入直流系统的故障再次发生。因输煤系统潮湿、粉尘多，直流系统容易发生故障，将输煤系统使用的直流电源移至辅控直流系统，与主厂房直流系统彻底断开，避免輸煤系统直流故障而影响主机系统。

（2）#2机励磁系统在两个月前，依据国网要求对励磁系统过励限制进行修改，以满足励磁系统限制器满足标准，由专业工程师对#2机进行了软件升级，但此次升级仅限于修改限制器的公式，并未对励磁系统的其它逻辑进行改动。经检查，逻辑修改和本次失磁保护动作无关联，不需进行整改。

（3）更换通道I主控板（型号：UNS 2880），更换励磁系统主控板到各功率柜用于传递可控硅触发控制信号扁平线W13。

（4）励磁系统外部跳闸继电器更换。外部跳闸继电器与本次故障无关，但按照《国网十八项电网重大反事故措施（2011修订版）》中15.7.8中的要求：所有涉及直接跳闸的重要回路应采用动作电压在额定直流电源电压的55%～70%范围内的中间继电器，并要求动作功率不低于5W。原中间继电器电压为24V，需将原励磁系统外部跳闸继电器K291/K292更换为大功率继电器，以确保设备的可靠运行。

（5）对励磁系统进行静态检查，对励磁系统内部接线进行紧固及其他常规静态试验。

3 结束语

发电机失磁的危害较大，失磁的发电机从电力系统中吸收无功功率，引起电力系统的电压下降，如果电力系统中无功功率储备不足，破坏了负荷与各电源间的稳定运行，甚至使电力系统因电压崩溃而瓦解。由于出现转差，在发电机转子回路中出现频差电流，频差电流在转子回路中产生的损耗，如果超出允许值，将使转子过热。而流过转子表层的频差电流，还可能使转子本体与槽楔、护环的接触面上发生严重的局部过热而灼伤。但大型发电机组的励磁系统环节多，灭磁开关误动、设备故障、人员过失等造成低励或失磁的原因很复杂，也造成了事故处理分析中的难点，难以模拟故障现象，越是此类问题越要深入分析故障原因。该厂发电机失磁保护动作，按照处理方案整改后，到目前励磁系统已运行五年，未发生任何异常情况。

参考文献：

[1]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[J].北京：中国电力出版社，1996.