發電機勵磁系統典型事故分析

1. 保護裝置誤報“轉子回路一點接地”故障處理

(1)故障現象：

勵磁調節器起勵，發電機機端電壓逐步建立，經過一個過渡過程后趨于穩定值，然而此時保護裝置報“轉子回路一點接地”故障，發電機運行正常。

利用轉子電壓表通過測量發電機轉子正、負極對地電壓，兩極對地電壓均不為零，說明發電機轉子沒有發生一點接地故障。按保護裝置的復歸按鈕，“轉子回路一點接地”故障信號消失。

(2)故障分析：

分析保護裝置中“轉子回路一點接地”動作原理知道，保護裝置根據轉子電壓判斷轉子接地故障。當勵磁調節裝置剛起勵時，發出初勵電源投入命令，轉子電壓升高，發電機電壓上升，經過一段時間延遲后，勵磁調節裝置自動退出初勵電源，由于勵磁調節器機端電壓初始參考值低于初勵電源產生的機端電壓，所以當初勵電源退出后，轉子電壓會突然下降很多，進而轉子電壓反饋給保護，則保護裝置認為是轉子回路發生了短路致使轉子電壓突然下降了，所以保護報信號。將勵磁調節器逆變滅磁后重新做試驗，在勵磁調節器起勵前，手工增加勵磁調節器電壓參考值，保證大于初勵電源產生的發電機端電壓，重新起勵升壓后，發電機運行正常，保護裝置沒有發“轉子回路一點接地”故障報警。

(3)故障處理：

本次事故說明保護裝置的“轉子回路一點接地”功能不夠完善，其動作機理不夠科學，容易誤動，建議完善“轉子回路一點接地”功能，或者更換為更為可靠的“轉子回路一點接地”保護裝置。

在“轉子回路一點接地”保護功能未完善前，調整勵磁調節裝置起勵初始參考值，要求電壓初始參考值大于初勵電源產生的發電機端電壓。

2. 正常調節有功功率引起機組解列的事故處理

(1) 事故現象：

某電廠發電機組正常運行中，根據中調要求進行升負荷操作，在增加有功功率過程中，發電機輸出無功功率由50MVar突然降低至-80Mvar，勵磁調節裝置發出低勵限制信號，發變組保護裝置報失磁保護動作，發電機解列，滅磁開關跳閘。

(2)事故分析：

事故發生后，檢查所有的保護及異常信號，發變組保護裝置除了失磁保護動作外沒有其它任何事故報警，故障錄波顯示事故障發生時，發電機機端電壓下降，無功功率進相至80Mvar，失磁保護正確動作;

勵磁調節裝置除了發出低勵限制信號沒有其它事故報警信號，從勵磁調節裝置錄波分析顯示，勵磁調節裝置中電力系統穩定器輸出突降至下限幅值(5%額定機端電壓)，發電機無功急劇下降，進相運行后，勵磁調節裝置低勵限制啟動，但未來得及調節，發電機進相深度已滿足失磁保護動作條件。

根據當時只有有功功率增加操作，發電機勵磁調節器采用PSS-1A型電力系統穩定器，因此分析認為事故的發生是因為PSS反調引起的。對于PSS-1A型電力系統穩定器來說，PSS本身無法判斷發電機有功功率的增加是系統低頻振蕩引起的還是由原動機調節引起的，當原動機增大有功功率輸出，PSS輸出會降低發電機勵磁電流，進而降低發電機無功功率，這就是PSS-1A型的“反調”現象。PSS-1A根據有功功率的變化調節發電機勵磁電流，當發電機有功功率向上變化時，其“反調”幅度與有功功率變化幅度成正比，由于本次增加發電機有功功率幅度較大，速度較快，PSS的“反調”直接導致勵磁電流的突然降低造成深度進相，導致發電機失磁保護動作解列。

(3)事故處理：

PSS-1A的“反調”現象對電廠和系統都是不利的，對于PSS-1A型電力系統穩定器可以在調節有功功率時增加閉鎖PSS輸出的功能，但目前電力系統不推薦這種方法;要消除這種“反調”現象最有效的方法就是采用PSS-2A或PSS-2B模型，目前國內外多家勵磁調節器已具有該類模型電力系統穩定器，并在工程中得到大量使用。

對勵磁調節器的低勵限制功能進行完善，事故過程勵磁調節器最先發出低勵磁限制信號，但由于低勵限制功能作用太慢，沒有限制發電機無功功率降低才導致發電機失磁保護動作，目前業界中低勵限制調節方法有兩種：一種采用在低勵限制時增加電壓參考值的方法限制無功功率下降，這種方法調節過程較平穩，但調節速度較慢;另一種在低勵限制動作時直接切換為無功功率閉環調節，根據無功功率下降的幅度及速度進行調節，這種方法調節速度快，有助于發電機無功功率快速恢復至正常運行范圍。

3. 無功調差參數設置不一致切換導致發電機誤強勵事故分析

(1) 事故現象：

某電廠200MW機組處于發電狀態，有功200MW，無功+100Mvar。勵磁調節器正常工作中，A通道為主通道，B通道為從通道，處于備用狀態，勵磁調試人員觀察勵磁電流，進行通道切換試驗，通道切換命令(A通道至B通道)發出后，勵磁電流突然增大，勵磁變壓器保護動作，作用于發電機解列跳閘。

(2) 事故分析：

事故發生后，檢查B通道和勵磁變壓器保護裝置，結果表明B通道和勵磁變壓器保護裝置均工作正常，重新開機，B通道也能正常帶負荷運行。但發現當發電機空載時，進行A通道和B通道切換，發電機定子電壓無擾動;當發電機負載時，進行A通道和B通道切換，發電機定子電壓有明顯的偏移，遂將事故原因分析重點放在A通道和B通道參數差異上，比較發現：A通道無功調差系數為0，B通道無功調差系數誤設置為-15%。

無功調差系數的定義為發電機無功功率為額定容量時，疊加在電壓測量值的發電機定子電壓的百分數。無功功率調差系數為-15%的含義為當發電機無功功率為額定容量時，發電機定子電壓測量等效降低-15%，即相當于增加勵磁電流直至發電機定子電壓增加15%，事故發生時，無功功率(100MVar)近似為額定容量(235MVA)的42.5%，由于A通道無功功率調差系數為0，B通道無功功率調差系數為-15%，當勵磁從A通道運行切換至B通道運行時，相當于發電機電壓要增加6.37%，勵磁電流急劇增加，超過勵磁變壓器保護啟動值，延時后動作跳閘，發電機解列滅磁。

(3) 事故處理：

重新設置無功功率調差系數，A通道和B通道定值相同，發電機并網后重新做A通道和B通道切換試驗，試驗順利完成，發電機定子電壓、無功功率和勵磁電流無明顯變化。

檢查勵磁調節器勵磁電流過勵限制定值和勵磁變壓器保護裝置定值配合情況，保證出現誤強勵時，勵磁調節器勵磁電流過勵限制先動作降低勵磁電流，不能出現勵磁變壓器保護先動作于發電機解列。

4. 近端負荷設置負調差引起發電機無功波動故障分析

(1) 故障現象：

某大型國企自備電廠60MW機組，原勵磁系統為老式模擬式勵磁調節器，利用檢修期間更換為微機型勵磁調節器，勵磁調節器調試完成后，發電機進行并網試驗，試驗期間發電機無功功率運行穩定，數天后，發電機重新開機后，發電機機端電壓和無功功率出現長期不平息的波動現象。

(2)故障分析：

故障發生后，電廠和廠家技術人員對故障進行技術分析，對試驗期間的錄波數據和故障時的錄波數據進行對比分析，結果顯示前后的不同：試驗期間發電機的負荷主要輸出至高壓母線(35KV)，再經由高壓母線(35KV)供給企業使用;而故障時發電機的負荷主要供給低壓母線(6.3KV)使用。重新對定值進行核算，無功調差系數設置為-4%，由于發電機主接線采用單元接線，因此調試人員根據勵磁標準中無功功率調差設定的建議，選擇無功調差系數為-4%，但是忽略低壓母線負荷的作用，對于母線負荷而言，發電機定子與負荷之間阻抗為零，根據無功功率調差系數的物理意義，對于機端負荷較重的發電機組，其無功功率調差系數必須為正。

(3)故障處理：

將無功功率調差系數更改為4%后，發電機無功功率波動很快平息后，運行穩定。