励磁系统事故典型案例分析.ppt

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2022/10/291励磁系统故障分析励磁系统故障分析2022/10/292一、人为小失误酿成大事故一、人为小失误酿成大事故二、原理缺陷导致的事故二、原理缺陷导致的事故三、安装不当导致的事故三、安装不当导致的事故四、器件失效导致的事故四、器件失效导致的事故五、日常试验遇到的问题五、日常试验遇到的问题六、事故分析方法六、事故分析方法七、事故预防七、事故预防2022/10/293一、人为小失误酿成大事故一、人为小失误酿成大事故2022/10/2941.励磁励磁PT未投入引发的变压器爆炸事未投入引发的变压器爆炸事故故某电厂自并励磁系统大修后，做空载励磁实验时，将调节器某电厂自并励磁系统大修后，做空载励磁实验时，将调节器投入自动运行，因调试人员未观察到发电机电压上升，开始操投入自动运行，因调试人员未观察到发电机电压上升，开始操作增减磁操作，突然导致励磁变压器高压侧绕组过压击穿，造作增减磁操作，突然导致励磁变压器高压侧绕组过压击穿，造成短路，发生爆炸事故。

检查发现，发电机成短路，发生爆炸事故。

检查发现，发电机PTPT高压侧熔丝未上，高压侧熔丝未上，励磁调节器收到励磁调节器收到PTPT电压全部为电压全部为00，采用双，采用双PTPT比较法无法判断比较法无法判断PTPT断断线，根据闭环计算，励磁调节器输出强励触发角，发电机误强线，根据闭环计算，励磁调节器输出强励触发角，发电机误强励，定子电压迅速上升，最终导致励磁变压器高压侧绕组过压励，定子电压迅速上升，最终导致励磁变压器高压侧绕组过压击穿，造成短路，发生爆炸事故。

击穿，造成短路，发生爆炸事故。

2022/10/2952.PSS试验中，白噪声信号对地电阻试验中，白噪声信号对地电阻脱落，造成输入突然变大，跳机；误脱落，造成输入突然变大，跳机；误将将3%阶跃响应设成阶跃响应设成30%造成跳机；造成跳机；3.无功调差参数设置不一致切换导无功调差参数设置不一致切换导致发电机误强励事故分析致发电机误强励事故分析v某电厂200MW机组处于发电状态，有功200MW，无功+100Mvar。

励磁调节器正常工作中，A通道为主通道，B通道为从通道，处于备用状态，励磁调试人员观察励磁电流，进行通道切换试验，通道切换命令（A通道至B通道）发出后，励磁电流突然增大，励磁变压器保护动作，作用于发电机解列跳闸。

2022/10/296v事故发生后，检查B通道和励磁变压器保护装置，结果表明B通道和励磁变压器保护装置均工作正常，重新开机，B通道也能正常带负荷运行。

但发现当发电机空载时，进行A通道和B通道切换，发电机定子电压无扰动；当发电机负载时，进行A通道和B通道切换，发电机定子电压有明显的偏移，遂将事故原因分析重点放在A通道和B通道参数差异上，比较发现：

A通道无功调差系数为0，B通道无功调差系数误设置为-15%。

2022/10/297v无功调差系数的定义为发电机无功功率为额定容量时，叠加在电压测量值的发电机定子电压的百分数。

无功功率调差系数为-15%的含义为当发电机无功功率为额定容量时，发电机定子电压测量等效降低-15%，即相当于增加励磁电流直至发电机定子电压增加15%，事故发生时，无功功率（100MVar）近似为额定容量（235MVA）的42.5%，由于A通道无功功率调差系数为0，B通道无功功率调差系数为-15%，当励磁从A通道运行切换至B通道运行时，相当于发电机电压要增加6.37%，励磁电流急剧增加，超过励磁变压器保护启动值，延时后动作跳闸，发电机解列灭磁。

2022/10/298v重新设置无功功率调差系数，A通道和B通道定值相同，发电机并网后重新做A通道和B通道切换试验，试验顺利完成，发电机定子电压、无功功率和励磁电流无明显变化。

检查励磁调节器励磁电流过励限制定值和励磁变压器保护装置定值配合情况，保证出现误强励时，励磁调节器励磁电流过励限制先动作降低励磁电流，不能出现励磁变压器保护先动作于发电机解列。

2022/10/2994.近端负荷设置负调差引起发电机近端负荷设置负调差引起发电机无功波动故障分析无功波动故障分析v某大型国企自备电厂60MW机组，原励磁系统为老式模拟式励磁调节器，利用检修期间更换为微机型励磁调节器，励磁调节器调试完成后，发电机进行并网试验，试验期间发电机无功功率运行稳定，数天后，发电机重新开机后，发电机机端电压和无功功率出现长期不平息的波动现象。

2022/10/2910v故障发生后，电厂和厂家技术人员对故障进行技术分析，对试验期间的录波数据和故障时的录波数据进行对比分析，结果显示前后的不同：

试验期间发电机的负荷主要输出至高压母线（35KV），再经由高压母线（35KV）供给企业使用；而故障时发电机的负荷主要供给低压母线（6.3KV）使用。

2022/10/2911v重新对定值进行核算，无功调差系数设置为-4%，由于发电机主接线采用单元接线，无功调差系数为-4%，以补偿变压器的电压降，但是对于低压母线负荷而言，发电机定子与负荷之间阻抗为零，根据无功功率调差系数的物理意义，对于机端负荷较重的发电机组，其无功功率调差系数必须为正。

将无功功率调差系数更改为4%后，发电机无功功率波动很快平息后，运行稳定。

2022/10/29122022/10/29135.励磁电流的采样值偏低引发的事故励磁电流的采样值偏低引发的事故某电厂空载励磁实验进行到自动方式切换手动方式的实验。

当励磁方式从自动切换成手动后，整流柜上的励磁电流和励磁电压表计急升。

此时试验人员按逆变令无效，现场工作人员立即断开灭磁开关。

此时励磁小间的灭磁柜起火，灭磁开关烧毁，设备100余万，停机20多天。

原因电压闭环切换电流闭环时，转子电流采样偏小，而电流给定值大于电流实际值，为增加转子电流，触发角度从72度减小到70度，励磁电流增加使机端电压缓慢上升至1.2倍，机端电压达到1.2倍时，定子电流突然增加，导致调节器判断为负载状态，由于转子电流没有达到负载最小励磁电流限制值，负载最小励磁电流限制动作，触发角减少到强励角10度，励磁电流快速增加，进而又快速升高机端电压；由于调节器已认为是负载状态，因此空载过电压保护功能未能动作。

2022/10/2914典型案例分析：

励磁电流的采样值偏典型案例分析：

励磁电流的采样值偏低引发的事故分析低引发的事故分析发电机参数发电机参数额定功率额定功率200MW额定励磁电压额定励磁电压450V额定励磁电流额定励磁电流1765A空载励磁电流空载励磁电流670A主励磁机参数：

主励磁机参数：

额定功率额定功率1058kW额定电压额定电压415V额定电流额定电流1600A额定频率额定频率100HZ额定励磁电压额定励磁电压48.9V额定励磁电流额定励磁电流148.9A副励磁机参数：

副励磁机参数：

额定功率额定功率40.25kW额定电压额定电压161V额定电流额定电流165A额定频率额定频率500HZ以典型案例结合控制原理分析事故原因，以典型案例结合控制原理分析事故原因，确定事故处理方案，预防类似事故再次发确定事故处理方案，预防类似事故再次发生。

生。

2022/10/2915v事故现象事故现象v2010年年11月月8日日18点点06分，某电厂分，某电厂#1机机（200MW，三机励磁）空载励磁实验进，三机励磁）空载励磁实验进行到自动方式切换手动方式的实验。

当行到自动方式切换手动方式的实验。

当励磁方式从自动切换成手动后，整流柜励磁方式从自动切换成手动后，整流柜上的励磁电流和励磁电压表计急升。

此上的励磁电流和励磁电压表计急升。

此时试验人员按逆变令无效，现场工作人时试验人员按逆变令无效，现场工作人员立即断开灭磁开关。

此时励磁小间的员立即断开灭磁开关。

此时励磁小间的灭磁柜起火，灭磁开关烧毁。

灭磁柜起火，灭磁开关烧毁。

v损失：

设备损失：

设备100余万，停机余万，停机20多天，。

多天，。

2022/10/2916现场录波图2022/10/2917v结论：

典型的空载误强励。

结论：

典型的空载误强励。

v疑问：

疑问：

1）可控硅为何全开放？

）可控硅为何全开放？

2）过压这么多，调）过压这么多，调节器空载过压保护为何未能动作，节器空载过压保护为何未能动作，V/Hz为何未动作为何未动作切除？

切除？

3）定子电流和无功从何而来？

）定子电流和无功从何而来？

4）灭磁电路）灭磁电路为何未正常工作，灭磁开关为何烧毁？

为何未正常工作，灭磁开关为何烧毁？

为方便分析分为为方便分析分为3个阶段个阶段v1、第一阶段：

电压上升，机端电压、第一阶段：

电压上升，机端电压5秒钟内从秒钟内从90%上升到上升到120%。

v2、第二阶段：

电压开始剧烈振荡，最大、第二阶段：

电压开始剧烈振荡，最大150%，最，最小小125%，过激磁造成定子电流（无功）从，过激磁造成定子电流（无功）从0上到额上到额定以上并剧烈振荡，触发角从定以上并剧烈振荡，触发角从70减少到强励角减少到强励角10度，度，然后在然后在10-60度之间振荡。

度之间振荡。

v3、第二阶段：

跳灭磁开关时准备灭磁时烧毁灭磁、第二阶段：

跳灭磁开关时准备灭磁时烧毁灭磁开关，设备损坏。

开关，设备损坏。

录波图分析录波图分析2022/10/2918现场录波图现场录波图v再次分析录波图发现：

从录波图发现转子电流为何几乎为零再次分析录波图发现：

从录波图发现转子电流为何几乎为零，为何，为何？

2022/10/2919v第一阶段事故分析：

第一阶段事故分析：

现场调试人员在励磁电流采样值偏低的情况现场调试人员在励磁电流采样值偏低的情况下，按动了电压闭环和电流闭环的切换，导下，按动了电压闭环和电流闭环的切换，导致了机端电压的上升。

在电压闭环和电流闭致了机端电压的上升。

在电压闭环和电流闭环的切换试验前，所有的励磁模拟量需要校环的切换试验前，所有的励磁模拟量需要校验准确，现场调试人员对励磁电流校验存在验准确，现场调试人员对励磁电流校验存在疏忽。

现场励磁电流的实际采样值偏低，而疏忽。

现场励磁电流的实际采样值偏低，而现场人员在电压闭环和电流闭环的切换前忽现场人员在电压闭环和电流闭环的切换前忽略了这点。

略了这点。

励磁电流采样为何会偏小？

励磁电流采样偏励磁电流采样为何会偏小？

励磁电流采样偏小为何会造成发电机电压持续上升？

小为何会造成发电机电压持续上升？

2022/10/2920v关于转子电流的测量问题，关于转子电流的测量问题，3种方法：

种方法：

1）直）直接测分流计关于转子电流测量；接测分流计关于转子电流测量；2）直接测）直接测CT；3）间接测）间接测CT。

v第一种原理：

测毫伏信号，比如第一种原理：

测毫伏信号，比如3000A：

75mV，测得毫伏信号后直接算出励磁电流。

，测得毫伏信号后直接算出励磁电流。

优点：

直接、只用一个优点：

直接、只用一个AD通道，好校验。

缺通道，好校验。

缺点：

体积大，对绝缘、耐压要求高，对额定点：

体积大，对绝缘、耐压要求高，对额定转子电压转子电压500V来说，要求变送器原副边耐压来说，要求变送器原副边耐压5000V，制造困难，制造困难，；容易损坏，变送器容；容易损坏，变送器容易受干扰，测量精度低；要有外电源。

易受干扰，测量精度低；要有外电源。

v我们建议额定励磁电压小于我们建议额定励磁电压小于300V的的情况采用情况采用2022/10/2921v第二种原理第二种原理v直接测励磁机或励磁变直接测励磁机或励磁变3相相CT交流电流，原理，交流电流，原理，利用转子是个大电感，交流电流和直流的关利用转子是个大电感，交流电流和直流的关系固定，系固定，Idc=Iac/0.816。

优点：

交流测量技。

优点：

交流测量技术非常成熟，直接由术非常成熟，直接由CT保证耐压，还可以判保证耐压，还可以判断三相是否平衡，起到监视励磁机、励磁变断三相是否平衡，起到监视励磁机、励磁变和整流桥臂故障的作用。

缺点：

测量和整流桥臂故障的作用。

缺点：

测量CT外置，外置，不在自身柜内，增加外部接线，尤其对改造不在自身柜内，增加外部接线，尤其对改造项目，项目，CT安放有时有困难，需要安放有时有困难，需要3路路AD采样，采样，校准要校校准要校3路；路；v我们建议多采用该种方式，除非是直流励磁我们建