一起励磁变超温引起的发电机组跳闸事故分析

王永强， 毛庆波， 刘世富， 巩秀中， 张 超

（华电电力科学研究院，浙江 杭州 310030）

一起励磁变超温引起的发电机组跳闸事故分析

王永强， 毛庆波， 刘世富， 巩秀中， 张 超

（华电电力科学研究院，浙江 杭州 310030）

介绍一起因Unitrol 5000励磁系统励磁变超温造成的发电机组跳闸事故，根据保护动作情况和录波数据，通过全面检查，得出事故发生的根本原因系励磁变测温元件采样失真，间接原因为励磁变温度保护配置欠合理。

励磁变； 超温； 温度保护

0 引言

由于行业标准体系中未对变压器温度保护出口方式作明确要求，加之运行维护人员对标准、规程和反事故措施理解不够深入，导致了部分发电企业变压器温度保护出口不合理问题长期存在。近期，某发电厂在运机组发变组保护C屏“励磁调节器联跳”动作，发变组主开关跳闸，机组非计划停机。

以下重点阐述此次事件的典型分析过程与思路，就此类问题牵涉的变压器温度保护配置问题进行了论述，提出了具体改进措施，对其他发电厂同类型问题有积极的借鉴意义。

1 系统概况

该机组为QFSN-320-2型汽轮发电机组，自并励静止励磁系统，水氢氢冷却方式。励磁调节器采用ABB公司Unitrol 5000型产品，励磁变为ABB干式变压器，2006年6月投产。励磁变温度保护配置于励磁调节器中，未在发变组非电量保护屏配置。保护通过直接采集励磁变三相绕组中热电阻温度传感器温度测点（Pt100），经励磁调节器判断后出口报警或跳闸，具有温升速率闭锁功能。

2 故障诊断及原因分析

2.1 系统检查情况

机组跳机事故发生后，对系统依次进行了如下检查。

（1）查看发变组保护屏C屏，C屏报“励磁调节器联跳”，无其他异常报警。检查C屏端子排“励磁调节器联跳”开入端子，二次回路接线可靠，端子排无异常。

（2）查阅发变组故障录波信息，报文显示：机组发变组保护C屏“励磁调节器联跳”动作前后，发电机电流、电压、励磁变电流等参数无较大波动。

（3）查阅励磁调节器故障报文，励磁调节器运行在通道一，励磁变温度从温度高报警（130℃）到温度高跳闸（150℃），时间间隔为57s，故障报文相关信息见表1。

表1 励磁调节器相关故障报文信息Tab.1 Information about fault logger of excitation regulator

（4）检查励磁调节器FIO板卡(快速输入输出板卡)，用精密变阻器模拟PT100信号，温度信号采样正确；测试DI、DO点信号正常；检查励磁调节器二次端子排、连线紧固，无松动现象；检查板卡、元器件无松动、过热现象。

（5）检查励磁变高、低压侧通风机，共6只，运行正常；对励磁变进行预试，数据均合格；打开励磁变外罩，用点温仪测量励磁变三相绕组温度及铁芯温度平衡，绕组表面温度约60℃(停机后半小时测量值)；检查励磁变温度测点(PT100)外观无异常。将温度测点引至DCS后用热吹风机对测温元件进行加温，其中A相温度测点在加温过程中有跳变现象，如图1所示，最大一次跳变为1s内(DCS采样频率为1Hz)从95.66℃跳变至188.9℃。

2.2 原因分析

结合上述系统检查情况，原因分析如下：

（1）在运机组跳闸的直接原因是励磁系统发“励磁调节器联跳”至发变组保护C柜启动全停。

（2）励磁系统发“励磁调节器联跳”原因。

励磁调节器励磁变温度保护逻辑如图2所示[1]，6003、6004、6005为励磁变温度测点模拟量输入端口，经MAX比较器后输出3相最大值，然后最大值与设定的报警值和跳闸值进行比较，当最大值大于保护设定值且温升闭锁触发器不闭锁时，启动报警或跳闸出口。另外，该逻辑输入端6006、6007端口未启用。

图1 A相温度录波图Fig.1 Diagram of A phas temperature from oscillograph

从励磁变压器结构上看，其温度耐受能力较强，在正常运行工况下温升较慢，但是励磁调节器故障记录中，励磁变20℃温升仅经历了57s，而此时间段内机组运行负荷平稳，发电机及励磁系统电压、电流无突变，励磁变本体温度无异常；结合测温元件在加温测试中A相存在突变异常现象，判断由于A相测温元件采样失真，输出存在异常突升情况，使励磁调节器MAX比较器计算的励磁变温度最大值达到报警和跳闸定值，而此时励磁调节器温升速率闭锁逻辑（10℃/0.1s）对温度突变量无法进行有效闭锁，逻辑经或门启动报警和跳闸出口，引起励磁调节器发“励磁变超温报警”、“励磁变超温跳闸”，对发变组保护非电量保护C屏而言，会接收到“励磁调节器联跳”信息，进而启动机组全停。

因此，引发励磁系统发“励磁调节器联跳”的根本原因系励磁变绕组测温元件采样失真，间接原因是励磁变温度保护配置欠合理。

图2 励磁变温度保护逻辑图Fig.2 Logic diagram of excitation transformer temperature protection

3 处理措施

励磁变温度耐受能力较强，在正常运行工况下温升较慢，虽然在启动或短路等工况下温升较快，但此时电量保护已能够实现有效的故障隔离，另外，温度保护为单点保护，可靠性相对较低，为防止出现因单个温度元件测量值超差引发电气设备温度保护误动造成缺陷扩大的情况，因此建议励磁变采用如下温度保护配置方案：

（1）对于温度由励磁变温控器进行测量判断的，温控器报警接点宜接入远传信号回路，取消跳闸回路；

（2）对于温度由励磁变绕组的测温元件直接送入DCS系统的，温度保护逻辑宜只设报警，取消跳闸出口。

鉴于励磁调节器励磁变温度保护逻辑的局限性及励磁系统的独立性，结合上述保护配置方案，本次采取如下处理措施：

（1）将励磁调节器励磁变温度保护功能模块6003、6004、6005端口置零，取消励磁调节器励磁变温度高跳闸及报警功能；

（2）更换励磁变A相测温元件；将励磁变三相温度测点接至热工DCS系统，在DCS中作温度测点显示并设置110℃弹窗报警，实现监视功能，同时加强运行监视，发现超温及时联系处理。

4 结语

此次非计划停机事故的根本原因为励磁变绕组测温元件采样失真，间接原因为励磁变温度保护配置欠合理。合理选择励磁变温度配置方案，取消不必要的跳闸出口方式，可以有效地避免发电厂类似问题的发生。

[1]瑞士ABB．UNITROL 5000励磁调节器逻辑说明书[Z]．瑞士ABB.2010．

Analysis of One Generator-tripping Accident Caused by Over Temperature of Excitation Transformer

WANG Yongqiang， MAO Qingbo， LIU Shifu， GONG Xiuzhong， ZHANG Chao
（Huadian Electric Power Reserch Institute，Hangzhou 310030，China）

An accidentofgeneratortrip caused by over temperature of excitation transformer which run through the UNITROL 5000 excitation system had been introduced in this paper.According to the protection action and the recorded data,through the comprehensive inspection,it is concluded that the fundamental cause of the accident is the sampling distortion of the temperature measurement element in the excitation transformer,and the indirect reason isthatthe temperature protection configuration of the excitation transformer is not reasonable.

excitation transformer； over temperature；temperature protection

TM76

B

2095-3429（2017）05-0066-03

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.05.016

2017-09-01

王永强（1985-），男，山东济南人，工学学士，工程师，主要从事继电保护研究、定值计算和电气技术监督工作。