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600MW机组发电机励磁系统故障导致机组跳闸原因分析

发表时间:2020/6/5   来源:《电力设备》2020年第4期   作者:巴文涛
[导读] 摘要:现阶段,电能对于我国经济发展产生的影响也越来越大,发电机励磁系统的故障问题,也引起了设备维护人员及研究人员的重视。
        (国电投河南电力工程有限公司  河南郑州  450000)
        摘要:现阶段,电能对于我国经济发展产生的影响也越来越大,发电机励磁系统的故障问题,也引起了设备维护人员及研究人员的重视。如何有效的处理发电机励磁系统故障,并且保障发电机的稳定运行,成为当前火力发电厂发电机维护中主要面临的问题。中主要面
        关键词:600MW机组;发电机励磁系统;故障;机组跳闸原因分析
        引言
        励磁系统是同步发电机重要的组成部分,在电力系统正常运行或发生故障时,同步发电机的励磁控制系统起着重要作用。良好的励磁系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性并提供高品质的电能,而且可以有效地提高发电机及其并网后的电力系统的技术经济指标。本文科学分析了发电机励磁系统中常见的故障原因,简要阐述了如何有效地预防励磁系统事故的发生。
        1发电机励磁系统的作用
        励磁系统由励磁控制和励磁功率输出两部分构成,不仅能为发电机厂提供交流电流,并且还完成了对发电机支流磁场的建立。发电机励磁系统的作用主要表现在以下三个方面。第一,电压控制功能。为了确保发电机的正常运行,应保证系统在正常运行状态下,为发电机提供励磁功率,并结合不同的负荷情况,有效调节励磁电流的大小,以实现对电压给定水平的有效维持。第二,无功分配。需要对励磁系统中发电机组的无功功率进行合理分配,充分发挥调节系统的作用,以实现对发电机组中功率因数、电流及无功功率参数的有效控制。第三,确保电力设备的安全运行。在电力设备运行过程中,要提升系统的动态稳定性和静脉稳定性。一旦发电系统出现短路故障情况,需要及时将故障切断,有效维护电力系统中的电压,以便加速电压的快速恢复,确保电力设备运行的安全性。
        2 火力发电厂发电机励磁系统常见故障分析
        2.1 发电机无法起压
        发电机运行中如励磁系统缺少剩磁,则在系统运行的过程中无法建立励磁电压,该类现象下则造成发电机在启动运行中达不到起压效果。励磁系统缺少剩磁主要的原因为剩磁过少,并且由于设备维修中接线错误,造成设备启动瞬间电流传输造成了剩磁消失现象,最终因剩磁消失造成发电机在运行中无法建立电压。
        2.2 发电机失磁
        发电机出现失磁现象的主要原因为励磁系统出现故障,最终引起的发电机失磁故障,造成发电机在运行中校正器电流增大,转子电压表出现异常指示,转子电流表指针为0,汽轮机的转速增大频率增加,最终造成了发电机出现运行异常现象。
        3 600MW机组发电机励磁系统故障导致机组跳闸原因优化
        3.1整改及预防措施
        (1)对全厂双电源装置进行全面普查,包括装置型号、切换原理、电压及时间定值等,对存在安全隐患或定值不合理的装置提出整改意见和预防措施。
        (2)对全厂低压变压器分接头的位置进行统计,并在不同负荷(主要是无功功率最大和最小工况)时,统计全厂高压及低压配电段的母线电压,对于母线电压较低、启动给水泵对重要设备有影响的配电段,适当调整低压变压器调压分接头位置。(3)完善励磁系统风扇电源切换信号远传功能,保证1号、2号励磁系统风扇双电源发生切换动作时能被运行人员及时发现,在DCS相应画面增加电源切换信号及事件记录。(4)针对励磁双电源切换系统的重要性及该设备的使用年限较长等情况,利用停机机会对该类型双电源切换装置进行维护保养,并进行低电压传动。同时要考虑将双电源切换装置更换为与现场实际情况配套、可靠性高的设备。
        3.2发电机励磁回路转子两点接地
        发电机励磁回路如果发生一点接地故障,对发电机不会造成安全威胁。但如果继续发生第二点接地,就会导致电流迅速增大,会导致转子自身的损坏,励磁回路中的电流也增加,励磁系统整体受到严重烧伤。


        为了防止两点接地的问题出现,发电机都会安装接地保护。在出现一点接地问题时,就会发出警报,但设备仍会运行;如果相继发生两点接地,保护系统会自动执行措施,切断电源,防止危害继续扩大。避免此类问题的发生,应当加大日常监测和维护,并对发电机转子进行评估,对易发生接地故障的位置进行特殊处理,转子一点接地报警后,要迅速查找到接地点并进行处理。为了加快故障的处理速度,还可以安装相关绝缘监测装置,自动对接地故障进行处理。无论是出现哪种故障,工作人员在检修时都应当做好记录,整理成系统的档案,为日后的故障处理积累丰富的经验,提高发电厂整体发电效率。
        3.3发电机PT故障的判断和处理
        当600MW机组发电机电压互感器电压出现异常变化,继保人员必须准确判定故障所属电气系统。第一步,分别检查发电机故障录波器和发电机分支发电机电压互感器柜内的二次电压,并进行对比是否基本一致,若电压基本一致,则原因很可能在分支发电机电压互感器设备上。第二步,判别是一次设备故障引起还是二次回路故障引起的。可以使用万用表测量二次回路偏差的电压值。第三步,在发电机电压互感器开关柜二次小开关上、下端盒发变组保护屏柜端子排上测量电压。通过对比最后确认故障位置。如果是发电机电压互感器一次设备出现问题,就要仔细查看电压互感器的一次和二次插头是否完好。如果发电机电压互感器二次回路出现问题,就要仔细查看发电机电压互感器二次小空开是否完好。无论是发电机电压互感器一次设备还是二次回路出现问题,都需要把涉及到该回路的所有保护出口压板退出,然后进行相应处理。经处理完毕,测量电压合格后确认故障已处理消除,才能将保护压板重新投入。
        3.4碳刷和集电环过热有火花原因
        (1)机械原因。碳刷与刷握卡涩、位置不正确、弹簧压力不均衡、集电环偏心、磨损等原因造成热量无法及时散发,温度急剧升高,接触面产生火花甚至发生环火。
        (2)气膜原因。碳刷和集电环接触面产生气膜和跳动,造成流过碳刷的电流极度不稳定。
        (3)碳刷卡阻、阻值变大。碳刷流过电流后发热,刷体膨胀,造成明显的卡阻。集电环氧化膜太厚,导致碳刷与刷辫接触电阻变大,增加了碳刷电阻的发热程度。
        (4)轴承振动大。轴承振动对碳刷的影响容易被忽视。轴承振动会引起碳刷、刷架、弹簧及引线松动,接触电阻变大,造成碳刷局部发热,甚至发生火花。
        首先,碳刷安装前选用材质均匀、耐磨性好品质高的碳刷。其次,维持集电环表面清洁无垢,建立氧化碳素薄膜层,实现碳刷与集电环滑动接触的正常导流。定期测量和掌握碳刷和滑环表面有无过热现象。使用接触面开槽、钻斜孔的碳刷来减轻或消除“气垫现象”。再次,降低机组轴系的振动参数,保证碳刷和集电环滑动接触平稳,集电环径向跳动应不超过允许值。
        结语
        火电厂600MW机组发电机励磁系统故障触发机组联跳事件表明,励磁系统冷却风扇执行机构卡涩会造成十分严重的后果,建议同类型机组应积极开展励磁系统双电源切换装置切换时间及主路失压切换定值校核、适当调整低压变压器调压分接头位置、完善励磁系统风扇电源切换信号远传功能等工作,以保证励磁系统及机组的安全稳定运行。
        参考文献:
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