EX2100励磁系统闪发报警的分析

樊强

摘 要：某厂励磁系统自投運以后，就时常发生闪发故障报警信号的情况，但由于该故障信号为综合性故障信号，给原因排查带来了很大困难，只能判断出机组设备并没有发生故障损坏等情况，但是无法得出最终结论，直至故障录波器改造后，结合录播图分析得出了正确结论并采取了相应措施，解决了这一问题。

关键词：励磁系统；故障报警；过激磁限制

中图分类号：TM331 文献标志码：A

Abstract： the excitation system of a certain factory since it was put into operation， it often occurs in the flash alarm signal， but because of the fault signal for comprehensive fault signal， which brought great difficulties to find the reason， can only be judged without failure and equipment damage， but is unable to draw the final conclusion， until the fault recorder is after the transformation， combined with the analysis of the chart taped the correct conclusion and take the corresponding measures to solve this problem.

Keywords： excitation system； fault alarm； over excitation limit1 情况简介

自某厂7号、8号机组投运以来，曾多次发生励磁系统闪发报警的问题，有时是7号、8号机组励磁系统同时闪发报警，有时是某一台机组励磁系统单独闪发报警，每次持续时间约为500ms。由于该报警信号为综合故障信号，且励磁调节器无报警记录，给查找报警原因带来了很大困难。后经检查励磁系统采样数据、参数设置、输出波形等，均未发现异常。针对该情况联系设备厂家技术人员，给出的结论是：励磁系统闪发报警应为电网系统电压波动引起，为正常动作。但这一结论也并未给出励磁系统报警的真正原因，问题也没有得到解决，为此电厂专业人员进行了更加深入的分析和判断。

2 原因分析

通过查阅励磁调节器软件逻辑图，对励磁系统各控制、限制等逻辑功能进一步分析可知，共有3个信号可触发该报警发出，分别是EXCTR_TRP（励磁跳闸）、EXCTR_ALM（励磁报警）、ACL_LIMIT（励磁限制）。此外，报警输出继电器抖动引起信号误发也是触发该报警发出另一个原因。

2.1 继电器抖动引起励磁系统闪发报警的可能性分析

该故障信号是通过接口板上的继电器动作后输出的，当继电器抖动时确实会引起报警信号误发，但是在励磁系统出现闪发报警问题的初期，即更换了报警继电器，但未能解决问题，且两台机同时报警的现象也时有发生，所以可以排除是因某一元器件故障引起的闪发报警。

2.2 EXCTR_TRP触发励磁系统闪发报警的可能性分析

EXCTR_TRP为励磁系统跳闸信号，当该信号产生时，励磁系统将停运，同时向发变组保护柜发送跳闸指令使机组跳闸，显然闪发报警信号并非由EXCTR_TRP引起。因为每次报警信号均是单独产生，设备运行正常，未发生过机组非停等事件。

2.3 EXCTR_ALM触发励磁系统闪发报警的可能性分析

EXCTR_ALM为励磁系统报警信号，该信号产生时，励磁系统仍能继续运行，但需要采取措施处理缺陷，但需要注意的是其报警代码将记录在故障列表中，这与励磁系统每次闪发报警后不记录的情况不相符，因此同样可以排除是由该信号触发的报警信号。

2.4 ACL_LIMIT触发励磁系统闪发报警的可能性分析

ACL_LIMIT为励磁系统限制器动作信号，当低励磁限制、过激磁限制和过励磁限制中任一限制器动作时，均可触发ACL_LIMIT，而在限制器返回后，ACL_LIMIT也将返回且在故障列表中不保存故障代码。据此可初步认定励磁系统闪发报警是由低励磁限制、过激磁限制和过励磁限制中的一个动作之后所引起的。

低励磁限制器功能块是一种辅助控制，用于防止发电机的励磁电流降低到超过小信号（静态）稳定极限或定子铁芯端部发热极限的水平。UEL由定值给定部分和调节部分组成，两个关键输入是发电机的端电压和有功功率，动作曲线如图1所示。通常励磁系统中的低励磁限制器应与发变组保护中失磁保护配合，发电机进相运行时，先于发变组保护动作，达到先限制，限制失效再跳闸的目的。由EX2100低励限制动作曲线可以看出，低励磁限制动作时，发电机处于进相运行状态，发电机无功一定是负值，即运行于吸收无功的状态。而7号、8号发电机一直运行于发无功的状态，即发电机无功为正值，因此可以判断励磁系统闪发报警不是由低励磁限制器动作引起的。由此，故障信号来源范围得到进一步缩小。

（2）过激磁限制用于防止发电机组铁芯过磁通饱和，防止发电机变压器组因遭受过激磁而造成设备损坏。其动作值的计算公式一般为V/F=（U/Un）/（f/fn），其中U为发电机实际运行电压，Un为发电机额定电压，f为发电机实际运行频率，fn为发电机额定频率。由计算公式可知，过激磁限制的动作值为一无量纲的标幺值。在我厂7号、8号机组励磁系统中，过激磁限制整定值为出厂设定值1.05。

该值的整定需要与发变组保护中的过激磁保护相配合，要先于发变组保护动作，达到先限制，限制失效再跳闸的目的。

（3）过励磁限制器通过对发电机励磁电流的调节与限制，以防止发电机转子因过热而损坏。在我厂，过励磁限制器启动值为4210.56A。

（4）此前，虽然排除了低励磁限制动作的可能性，但仍无法准确判断出究竟是过激磁限制器动作还是过励磁限制动作，这是由于以下原因：①是励磁调节器在报警后无任何故障代码记录；②DCS曲线记录的模拟量数据，如发电机电压、励磁电压、励磁电流等，只能精确到秒，而励磁调节器工作时的数据采样是以毫秒为单位的，因此DCS曲线不能准确地反应模拟量的瞬时变化情况，无法作为分析励磁系统闪发报警的依据；③原有故障录波器存在质量问题，在励磁系统闪发报警时往往不能启动录波。

2013年5月，完成了#8机组故障录波器柜改造工作，录波器功能较原有录波器更为完善，且对开关量变位和模拟量的突变反应灵敏，能够满足现场需要。在励磁系统闪发报警时，故障录波器均能正常启动，记录报警时的波形，为分析励磁系统闪发报警问题提供了条件。

通过查看最近几次#8机组励磁系统闪发报警时故障录波器记录的波形，在闪发报警时励磁电压和励磁电流均有波动，励磁电压向上波动约90V，励磁电流向上波动约110A。针对这一个情况，和厂家技术人员取得了联系，认为是电网电压波动或者厂用电负荷波动引起发电机机端电压波动，励磁调节器则通过调节励磁电压、励磁电流来维持发电机机端电压的恒定，而在调节过程中，发电机电压瞬時增大，达到了励磁调节器内的过激磁限制定值（整定值为1.05），使过激磁限制器动作，从而引起励磁系统闪发报警。由于励磁电流最大值为3110A，未达到励磁限制器定值4210.56A，可以排除过励磁限制器动作。

3 分析结论

经过以上分析可判断励磁系统闪发报警是由过激磁限制器动作引起的。另外，从#7、8机组时常同时闪发报警的情况来看，也可以排除励磁系统元件故障或过激磁限制器误动作引起报警的可能性，因为把两台机组联系在一起的就是电网，同时或单台闪发报警的情况下，最有可能的原因就是电网电压波动等。在动作定值达到临界的工况下，限制器动作特性差异会导致报警闪发的不确定性。

4 采取的措施

过激磁限制的定值需要考虑发电机正常运行时的电压，并与发变组保护中的过激磁保护相配合，在机组正常运行过程中，励磁系统针对过励限制的调整功能应先于发变组过激磁保护动作。

7号、8号发电机在正常运行时其电压值在20.5kV～20.6kV之间，在发变组保护中，过激磁保护分定时限和反时限两部分，其中定时限为V/F=1.1时，延时1s发信号，V/F=1.25时，延时1s动作于全停，反时限段为V/F=1.05时，延时20000s动作于全停，V/F=1.35时，延时0s动作于全停。经过与厂方技术人员讨论，需将励磁调节器中的过激磁限制定值进行修改，修改后的定值，既要相对于发电机的正常运行电压保留了足够的调整裕度，又能够满足与发变组保护的配合关系。

通过调研，某电厂过激磁限制定值为1.09，该厂发电机在正常运行时其电压值在19.8kV～20.4kV；我厂一期机组励磁调节器的过激磁限制定值为1.1，发电机在正常运行时其电压值在20.4kV左右。同时根据江苏省调文件要求，过激磁限制定值一般不低于1.07，我厂7号、8号的过激磁限制定值为1.05，集合调研情况和相关文件要求，经过专业讨论，建议将其修改为1.08。

据以上分析结论，利用机组停运机会，修改励磁调节器过激磁限制定值为1.08，在满足励磁调节功能的前提下，由于限值的提高解决了励磁系统经常性的闪发报警问题。

参考文献

[1]EX2100? 励磁控制用户指南[Z].

[2]GEH-6695（EX2100维修，部件更换，和故障处理） [Z].

[3]DL/T 684—2012，大型发电机变压器继电保护整定计算导则[S].