发电机励磁系统保护误动的原因与处理

刘 立

（大唐淮北发电厂，安徽 淮北 235000）

发电机励磁系统保护误动的原因与处理

刘 立

（大唐淮北发电厂，安徽 淮北 235000）

列举一例由于电磁干扰ABB UNITROL 6800型励磁设备误动造成的发电机跳闸事故，并介绍了处理过程及解决方法。

发电机；励磁系统；霍尔元件；电磁干扰

电厂引进的ABB UNITROL 6800型励磁设备质量很好，但是由于安装及相关部件存在问题，导致机组跳闸时有发生的。

一、故障现象

1.事件经过

2013年3月，1#机1101断路器突然跳闸，机组全停，6kV快切动作，电源切换至备变。DCS光子牌“励磁系统故障”、“转子过电压”，发变组保护的A、B柜“励磁系统故障”、C柜“主变联跳”动作启动。1#机组运行人员就地检查励磁调节器柜，其液晶面板“转

子过电压”报警信号发出。

2.事故检测

事故发生后立即检查励磁柜内元件，结果未见异常，随后查看机组的故障录波器，发现发电机B相电流突变量启动，机组机端电压降低，B相电压最低降到16.78kV，B相定子电流最大到9 251A。

通过电话询问省调，从供电局处得知供电线路系统有故障，另一电厂的高备变内部发生短路故障，造成其所在母线及出线全部跳闸。

继电保护人员立即测量灭磁电阻的直流阻值，结果正常，检查励磁装置进线柜内交流保险F13无问题。调出UNITROL 6800励磁装置故障录波曲线，根据录波曲线分析此次事故的原因为：系统电压降低导致机端电压下降，励磁装置强励动作，在强励过程中转子过压保护动作造成停机。

二、原因分析

1.励磁系统情况

1#发变组励磁系统采用IEEE64位浮点运算控制器，具有维护方便的特点。数字式自动电压调节器(AVR)模块为PEC800型多功能功率控制器，控制功率整流器的电压输出，而且包含有限制器、监视功能及其他控制功能。受控的可控硅整流器直流输出通过灭磁设备接入发电机磁场(转子)。安装时共有6面柜子，1个励磁调节器柜，1个灭磁柜，3个整流柜，1个交流进线柜，并配备有结构完善的标准软件，包含AVR/ SES安全运行所需的全部调节、保护和监视。安装完毕后由省电院全程负责调试，并且其静态调试实验和动态调试实验都合格。

2.动作原理分析

联系ABB厂家共同分析，判断为转子过电压保护误动。根据其转子过电压保护动作原理及动作原因分析得到如下结果。

(1)由于发电机机端电压降低至某个值时，发电机电压明显低于给定电压，励磁系统强励动作，使励磁电流增至最大值，从而使励磁机端电压升到顶值。当发电机恢复至低电压继电器返回值时，励磁整套装置返回，励磁电压恢复正常。

据此判断，发电机转子过电压不应该误动。怀疑有外部或者元件损坏对结果造成了影响，后检查励磁设备外观及内部相关元件均未发现明显损坏。

(2)重新启动过程中监视励磁系统各个参数，发现当1#机负荷在260MW时，励磁电流1 875A，Crowbar回路经过霍尔变送器的输出值P10929为-163A，另测量2#机负荷235MW时，P10929的测量值为-114A。从厂家处得知此值的理论值为0A。当发电机满负荷运行时，P10929的输出值达到了197A，根据ABB励磁设备的转子过电压保护原理：当调节器检测到P10929霍尔元件的输出值大于导通电流P925的设定值200A，持续20ms以上，则转子过电压保护动作。

由此判断，在满负荷状况下，励磁电流稍微增大便使P10929的输出值即将达到了保护动作值，又因为该电流检测利用霍尔元件实现，输出电压为mV级，在受到一定电磁干扰时，元件输出会有较大波动，致使强励动作时，P10929输出值大于设定值，引发转子过压保护动作。

三、事故处理

再次检查现场设备状况及励磁小室周围的布置情况，在励磁系统功率柜旁边有发电机出现PT柜，没有发现其他明显的电磁干扰源。尝试更换霍尔变送器后发现问题依旧存在。再次观察励磁柜内设备，怀疑母排的布置不对称(图1)，其中1根母排有拐角，与另1根母排不平行，在电流很大时有可能造成不对称磁场而影响霍尔元件，导致变送器计算有误差。但是现场的母线和PT出线柜的布置都无法变动，故只能调整Crowbar回路的电流定值。

图1

根据前面的测量结果观察判断后，发电机的额定励磁电流2 655A，强励动作时为额定励磁电流的2倍，故Crowbar回路的电流计算值应为463.3A，考虑一定的裕度，则导通电流P935的定值可以设定为463.3×1.25=579A，取600A。

四、结语

由于电磁干扰，造成设备输出值不准确是这次发电机跳闸的根本原因，虽然此类事故不易发现也不常出现，但是运行和检修人员应举一反三，加强并有针对性地进行对设备的巡视和保养维护，增强事故处理的快速性和准确性，并制定防范措施，消除此类隐患，杜绝类此的情况再次发生。

[1] 林国容，张友德.电磁干扰及控制[M].北京：电子工业出版社，2003.

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1671-0711（2014）03-0043-02

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