發電機定子繞組冒煙事故的分析及改進

時間:2011-02-22 09:36 來源:未知

1 事故現象

　　2000年4月，我廠將三級電站2號發電機組的勵磁係統由原來的旋轉式勵磁機勵磁更新為可控矽靜止式勵磁。該勵磁裝置於2000-09-20機組運行過程中，出現直流係統接地。在查找接地時，當瞬切操作母線總把手時接地信號仍然存在，立即切回後，發現勵磁調節器由主通道自動轉換為備用通道運行，人工手動將其切回主通道，但裝置又自動轉換至備用通道，同時機組出現如下症狀：

（1） 轉子過電壓保護指示燈亮；

（2） 發電機有功功率略有下降；

（3） 無功功率擺動幾下後，反指示達下限針檔；

（4） 轉子電流表指示首先下降為0，隨後在200～380 A範圍內有規律擺動，轉子電壓表在50～175 V範圍內有規律擺動；

（5） 定子電流表擺動後打滿刻度針檔（滿刻度為1 500 A）；

（6） 機組發過負荷信號。

　以上狀態下，滅磁開關與發電機出口油開關均未跳閘，廠用電電源正常，繼而2號機風洞有煙霧出現，運行人員立即果斷解列停機。

2 事故原因分析及查找

　　當機組轉子電流表指示0位，無功表指示到0，表明這時機組進入了無勵磁運行狀態，即轉子磁場消失，其原因有二，一是轉子回路開路；二是勵磁裝置因故障而無勵磁電流輸出。由於轉子電流表在200～380 A範圍內擺動，轉子電壓表在50～175 V範圍內擺動，表明轉子回路沒有開路，即第一種原因不存在。

　　對可控矽勵磁裝置進行全麵檢查後，發現PLC及觸發電路的交流供電電源模塊損壞。因其工作指示燈安裝在麵板的背麵，運行人員巡回檢查時未能及時發現。PLC及觸發電路供電電源，是由交流

　　220 V供電電源模塊和直流220 V供電電源模塊輸出直流24 V並聯後供給的。當交流供電電源模塊損壞後，直流24 V電源隻能由直流供電電源模塊單獨提供，而查找直流接地時又將直流供電電源模塊的直流220 V輸入電源切斷。這時直流24 V電源中斷，使可控矽因無觸發信號而過零關斷，從而造成轉子勵磁電流中斷。隨後轉子繞組過電壓保護動作，其保護晶閘管導通與滅磁二極管共同作用，為機組異步發電運行時轉子的交變電流提供通路，從而使轉子回路保持暢通。

3 同步發電機失磁的危害

　　發電機正常運行時，定子磁場和轉子磁場均以同步轉速旋轉，原動機轉矩和發電機電磁製動轉矩相平衡。轉子失磁時，轉子磁場消失，電磁製動轉矩突然為0，而原動機轉矩不變，於是轉子突然加速旋轉，使發電機的轉速超過同步轉速與係統失步，這時在轉子繞組及轉子阻尼繞組中感應出較大的交流電流，該電流與定子旋轉磁場共同作用產生異步電磁製動轉矩，製動轉矩與原動機的拖動轉矩相平衡時，轉子便以某一穩定的轉差率進入異步發電運行狀態，這時機組便相當於一台異步發電機。定子電流表指示顯著增加並擺動，表明定子繞組既要吸收電網無功電流，以維持發電機異步運行時建立主磁場所需的磁化電流，又要向電網送出有功電流。所以，定子電流將大大超過額定值，使定子過熱冒煙，繼而燒毀定子繞組甚至定子鐵芯。另外，同步發電機進入異步發電運行狀態後，發電機的轉差率達3%～5%時，才能達到穩定異步運行的平衡點，由於轉子阻尼繞組的容量很小，在這樣的轉差率下運行阻尼繞組將有過流發熱而燒毀的危險。

4 可控矽勵磁裝置的改進

4.1 加裝交直流電源模塊運行監視及故障報警

　　對可控矽勵磁裝置PLC及觸發電路的直流24 V供電電源，在麵板上分別增加交直流供電電源模塊直流24 V工作指示燈，當模塊故障無輸出時可發電源模塊故障信號，以便運行人員能直觀地監視各電源模塊的運行狀況。

4.2 增加轉子電氣失磁保護

　　由於可控矽勵磁裝置一般情況下滅磁開關均在合閘位置，由滅磁開關輔助接點控製的機械失磁保護不能滿足機組要求。如上述故障當轉子電流為0向異步發電運行狀態轉變時，為阻止其轉變必須增加以轉子電流為判據的電氣失磁保護，即當轉子電流小於某一值時，機組便視為轉子失磁，這時電氣失磁保護動作，跳機組出口開關及滅磁開關。

　　改進後，曾在一次調試過程中不慎誤將直流24 V電源中斷，機組電氣失磁保護正確動作。經過改進，從而杜絕了上述事故的再次發生。

5 結束語

　　對於采用可控矽勵磁裝置的發電機組，必須具備PLC及觸發電路工作電源的監視功能，與此同時，在傳統的機械式失磁保護的基礎上，必須增加判斷轉子電流為起動條件的電氣失磁保護，杜絕此類事故發生。（歐陽智 王國力 王福秀）

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