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发电机失步故障了该怎么办?!让我来解救你!

来源:新闻中心 发布时间:2017-8-8 10:24:24

 1、发电机毛病过程状况简述
某发电机并入电网运转。由于该发电机自动励磁调理安装毛病,转为备用的手动感控励磁运转。到当日的19时35分前,发电机负载有功功率98MW,220kV母线电压为230kV左右。19时35分,发电机静子电流、电压和发电机转子电流、电压发作大幅度摆动,无功功率显现在零值以下,空、氢侧交流密封油泵等交流控制电源的电动机接触器跳闸。运转人员正确判别为失磁失步,疾速将发电机有功功率由98MW减少到20MW,机组再同步胜利,此时无功功率上升到44WM。

事后检查,扫除了因励磁系统设备毛病招致失磁失步的可能。

       2、失步毛病缘由剖析
依据毛病时运转各参数的变化和手动调理励磁时发电机的运转特性,初步判别发电机异常运转的缘由是运转人员在增加发电机有功功率时,未能及时和足够地相应增加无功功率,使系统等值机的静态稳定储藏系数Kp逐渐减少超越临界值,或在临界值左近遭到系统的小扰动,致使发电机失去静态稳定。

该发电机经过主变压器升压并入220kV系统。

2.1 各设备的额定参数和电抗标幺值
2.1.1 发电机的额定参数
发电机的额定参数如下:
额定容量SNG为125MVA;
额定功率PNG为100MW;
额定电流ING为6.87kA;
额定电压UNG为10.5kV;
发电机直轴同步电抗XGd:为180.6%

2.1.2主变压器的额定参数
主变压器的额定参数如下:
额定容量STN为120MVA;
额定电压UTN高压侧为242kV,
低压侧为10.5kV;
额定电流ITN高压侧为0.286kA,
低压侧为6.60kA;
短路电抗XTd为14.15%

2.1.3系统和各设备电抗标幺值
(下标“B”含义为基准值)
a)系统电抗标幺值X*s=0.0187(按Sb=100MVA,Ub=220kV计算)。
b)各设备电抗统一标幺值的计算取Sb=SGN=125MVA,kb=242/10.5;220kV侧Ub=242kV;10.5kV侧Ib=IGN=6.87kA,Ub=10.5kV,由此得各设备电抗标幺值的计算结果如表1所示。

2.2缘由剖析
运转人员在发电机有功功率为PG=62.5MW、无功功率为QG=31.5Mvar后,再增加有功功率直至到达98MW时,均未再增加发电机励磁电流,当时的系统电压约为US=230kV,机端电压UG=10.5kV。

2.2.1求失步前的发电机电动势标幺值E*q、功角&和静稳储藏系数Kp

《电力系统平安稳定导则》(DL755-2001)3.1.1条规则,在正常运转方式下,按功角计算的静态稳定储藏系数Kp应为15%-20%。可见,此时的发电机运转工况完整可满足系统静态稳定的请求。

2.2.2求PG=98MW时的发电机电势E*q、功
角&和静稳储藏系数Kp

在运转人员增加有功功率到达98MW时,由于不断没有再增加无功功率,故发电机电动势坚持不变,即E*q=1.7147不变。仿上节,可得此时的系统侧有功功率标幺值Ps*=0.784,发电机功角&=71.629度,机端无功功率QG=-18.0227Mvar,机端电压UG=9.615kV。

可见,PG由62.5MW升至98MW,UG降落了约8.4%(0.885kV),发电机由发出无功变为吸收无功。此时的静态稳定储藏系数Kp=5.37%

可见,在手动调理励磁方式下运转,当PG由62.5MW升至98MW时,假如没有相应地同时增加发电机的励磁电流,发电机与系统等值机的功角&将逐渐增加,发电机无功功率、机端电压、静态稳定储藏系数均大幅度减少。外表看来,Kp固然小于规程请求,但机组并不会失步。

2.2.3在PG=98MW时,思索发电机端电压和厂用电的影响结果

实践上,由于在手动励磁方式下,该发电机的手动感控励磁输入电源取自厂用380V电源(见图1)。随着发电机进相运转的加深,厂用电压降落,励磁电流If按相同比例降落(如思索隔离变压器和调压器的压降,If将更小),故与If成正比的发电机电动势Ep也将按相同比例降落。当PG由62.5MV增至98MV时,Ep随UG一同降落了8.4%,即由标幺值1.7147降落到1.571,此时的静态稳定极限P*smax=0.76567,它明显小于此时的机械功P*T=0.784,Kp已变为负值,发电机必将持续加速直到失步。

由此可见,该发电机发作静态稳定毁坏的真正缘由是发电机在手动励磁方式下运转时,运转人员在用DCS系统自动增加有功功率的同时,没有及时人为地增加发电机的无功功率,随着有功功率的增加,输出无功功率逐步减少,直至进相运转,功角&逐步增大,机端电压UG逐步降低,招致If和Eq同步减小,静稳极限值P*smax降落,当功角到达90°时,到达临界失步状态,而当继续开展致P*smax

2.2.4发电机失步后对厂用电系统的影响
在发作失步振荡时,发电机与系统等值机之间的功角&将发作大幅摆动,位于当中的机端电压会大幅动摇,当功角&增大到180°时,发电机出口电压、各级厂用电电压均到达最低值,当其低于电动机由交流电源供电的交流接触器线圈的返回电压值时,交流接触器将跳闸,相应电动机就会失电,这就是局部电动机在事故中跳闸的缘由。

而当运转人员疾速减少发电机有功功率时,随着有功功率的减少,P*T开端由大于P*smax向小于P*smax开展,向系统吸收无功功率逐渐过渡到向系统送出无功功率,P*smax大于P*T足够时,发电机即被重新拉回同步,恢复了静态稳定。

        3、防备措施
发电机失磁失步后,会形成定子死心和绕组发热,并使轴系遭到异常的机械力冲击,要挟机组的平安,严重时会损坏设备;失磁时,机端电压大幅度降落,还会使得厂用辅机不能正常工作,严重时会形成停机事故;发电机失磁后,将从电网吸收大量无功功率,惹起部分系统电压严重降落,假如电力系统无功储藏缺乏,以至会招致电网发作电压解体而瓦解,必需尽量防止。

当前,大局部大机组的设计均采用DCS控制系统对有功功率停止自动控制,而大多数的DCS系统并不将励磁调理归入其控制系统。当发电机在手动励磁方式下运转时,若启动自动加负荷功用,随着发电机有功功率的增加,假如未能同步手动增加无功功率,就会发作失磁失步事故。而现有各类规范及规程中对此种操作的处置均未做明白的规则,正是由于此缺陷,形成了近年来多个电厂屡次发作相似事故。倡议各电厂及有关部门对此作出特地的补充规则。

其中包括:a)发电机在手动励磁方式下运转时,在机组启动自动加负荷过程中,必需随着发电机有功功率的增加,同步增加无功功率;
b)当自动励磁调理通道毛病时,假如有手动励磁电流反应通道,应该优先运用,尽量少用手动感控通道;
c)在运用励磁手动通道时,要增强对盘表的监视并留意留有足够的稳定储藏系数;
d)在运用手动励磁通道时,机组应该退出进相运转,以保证机组具有足够的稳定性和储藏系数;
e)一旦发电机发作失磁失步后,运转人员应依据发电机各运转参数的变化,依据有关的运转规程做出正确的处置(包括必要时减少有功功率、切换励磁、转换厂用电、增加励磁使机组再同步等)。

条件允许的话,能够加装发电机进相运转监测仪或功角监测仪,以便在机组濒临风险区域运转时可以及时报警;无功功率表和变送器应该换成双向的(通常设计都是单向的);为便当和确保运转人员在发电机发作事故时可以正确判别其毛病开展趋向,一些重要的电气监视量应该选用指针表。