發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)

1、某汽輪發(fā)電機(jī)逆功率停機(jī)錄波分析 (2013-01-14 20:12:10)轉(zhuǎn)載 某大型汽輪發(fā)電機(jī)，正常運(yùn)行發(fā)出有功和無功。正常停機(jī)，首先將有功和無功減到零附近，然后關(guān)閉汽輪機(jī)主汽門，并且利用主汽門輔助接點(diǎn)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)，按照程序跳閘逆功率保護(hù)邏輯分?jǐn)喟l(fā)電機(jī)出口斷路器，再分?jǐn)喟l(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)，其全過程錄波圖如下，錄波量共用15個(gè)，從上到下分部是：發(fā)電機(jī)定子電壓B相和C相，發(fā)電機(jī)定子電流ABC三相，勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)電流ABC三相，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流，發(fā)電機(jī)頻率，發(fā)電機(jī)出口斷路器位置，發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)報(bào)警信號(hào)、發(fā)電機(jī)程跳逆功率信號(hào)、發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)位置。 所謂逆功率保護(hù)，是防止同步發(fā)電機(jī)

2、進(jìn)入同步電動(dòng)機(jī)狀態(tài)的一種保護(hù)，其主要保護(hù)對(duì)象是原動(dòng)機(jī)，整定值是發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收了一定數(shù)量的有功。單純的逆功率保護(hù)，水輪發(fā)電機(jī)也配置，且整定值比汽輪機(jī)小，延時(shí)也比汽輪機(jī)小。但是，程序控制跳閘的逆功率保護(hù)只有汽輪機(jī)有，是一種利用汽輪機(jī)主汽門輔助接點(diǎn)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)動(dòng)作，整定值比單純的逆功率保護(hù)小，延時(shí)時(shí)間也短很多的汽輪機(jī)停機(jī)過程控制器邏輯。按照這個(gè)程序邏輯，當(dāng)發(fā)電機(jī)從發(fā)電狀態(tài)進(jìn)入電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，吸收的有功大于整定值后，程跳逆功率保護(hù)動(dòng)作（14錄波量0變1），13.4ms后斷開發(fā)電機(jī)出口開關(guān)（12錄波量1變0）。此時(shí)，勵(lì)磁變低壓側(cè)電流波形消失（6-8錄波量），表明勵(lì)磁整流柜的脈沖被閉鎖，三相晶閘管整

3、流電路不再換相，原來導(dǎo)通的晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，沒有導(dǎo)通的不再導(dǎo)通，轉(zhuǎn)子電流（10錄波量）經(jīng)晶閘管和勵(lì)磁變低壓側(cè)續(xù)流導(dǎo)通，慢速衰減，轉(zhuǎn)子電壓（9錄波量）也跟著慢速衰減，發(fā)電機(jī)頻率（11錄波量）也開始慢速下降，發(fā)電機(jī)失磁報(bào)警始終沒有動(dòng)作，表示發(fā)電機(jī)只是有功反向，無功沒有反向。由于發(fā)電機(jī)吸收了超過整定值的逆功率，發(fā)電機(jī)定子電流較大，盡管發(fā)電機(jī)出口斷路器開始分?jǐn)?，但是需要一定的時(shí)間才完全到位，分?jǐn)嗨查g會(huì)產(chǎn)生電弧，發(fā)電機(jī)定子電流不會(huì)馬上切斷，即便經(jīng)過1或2個(gè)自然過零點(diǎn)定子電流等于零，但是滅弧室的去游離作用還不強(qiáng)，定子電流會(huì)因電弧的重燃而再次產(chǎn)生，但是幅值已經(jīng)開始變小。經(jīng)過21.6ms后，定子電流才真正分?jǐn)啵?/p>

4、發(fā)電機(jī)出口才真正斷開，此時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓開始突降到零，而轉(zhuǎn)子電流幾乎沒有改變下降速率。從程逆功率保護(hù)動(dòng)作，到發(fā)電機(jī)定子電流分?jǐn)喙灿昧?5ms，動(dòng)作速度較快。至于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓波形的突然降到0，缺少分析材料，無法判斷其原因，估計(jì)是該測(cè)點(diǎn)突然沒有了，真正原因有待讀者進(jìn)一步探討。在發(fā)電機(jī)出口斷路器分?jǐn)?82.8ms后，發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)才分?jǐn)?，此時(shí)發(fā)電機(jī)電壓已經(jīng)只有90%額定電壓，轉(zhuǎn)子電流依然還比較大，此后66.6ms后轉(zhuǎn)子電流開始下降，這說明滅磁開關(guān)開始起作用了，但是66.6ms不能說明問題，因?yàn)檗D(zhuǎn)子電流變送器濾波時(shí)間常數(shù)的關(guān)系，此時(shí)的測(cè)試時(shí)間意義不大。但是足以說明，滅磁開關(guān)跳閘，迫使轉(zhuǎn)子電流換流到

5、滅磁電阻回路快速消耗下降。如果此時(shí)轉(zhuǎn)子電壓測(cè)點(diǎn)正確，轉(zhuǎn)子電壓應(yīng)該快速的變?yōu)樨?fù)值，該值等于滅磁電阻兩端的電壓。在發(fā)動(dòng)機(jī)出口斷路器分?jǐn)?82.8ms才分?jǐn)鄿绱砰_關(guān)，這里面有邏輯控制時(shí)間，時(shí)間的設(shè)定缺少依據(jù)。如果是事故跳閘，這個(gè)時(shí)間太長(zhǎng)。一般來說，保護(hù)動(dòng)作同時(shí)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)出口斷路器和滅磁開關(guān)，滅磁開關(guān)只比斷路器晚及十個(gè)毫秒ms，不會(huì)是一百多毫秒。水電機(jī)組的滅磁開關(guān)只比斷路器晚10-20ms，以保證滅磁的快速性。當(dāng)滅磁開關(guān)斷開后18.2ms，程跳逆功率保護(hù)信號(hào)才返回。整個(gè)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)持續(xù)了214.4ms，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)出口斷路器和滅磁開關(guān)的可靠分?jǐn)唷某棠孀儽Ｗo(hù)動(dòng)作，經(jīng)過3.6秒后，發(fā)動(dòng)機(jī)電壓還有23%額

6、定電壓。盡管發(fā)動(dòng)機(jī)電壓只有23%，但是轉(zhuǎn)子電流波形顯示還較大，非常詭異的是，在1.8秒后轉(zhuǎn)子電壓又開始往上升。這是無法用正常的分析思路進(jìn)行解答的。需要指出的是，故障錄波測(cè)量轉(zhuǎn)子電壓是不能采用濾波的，轉(zhuǎn)子電流測(cè)量需要濾波。 相比之下，水輪發(fā)電機(jī)正常停機(jī)流程就簡(jiǎn)單的多：首先降低發(fā)電機(jī)出力，將發(fā)電機(jī)有功和無功減到一定值后，斷開發(fā)電機(jī)出口斷路器，然后關(guān)水輪機(jī)導(dǎo)葉，勵(lì)磁系統(tǒng)逆變滅磁。滅磁結(jié)束后，有的勵(lì)磁系統(tǒng)斷開滅磁開關(guān)，有的不斷開滅磁開關(guān)，流程簡(jiǎn)單，對(duì)出口斷路器和滅磁開關(guān)的損壞最小，非常好的正常停機(jī)流程。 據(jù)說，以前汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)也是采用水輪發(fā)動(dòng)機(jī)這種常規(guī)停機(jī)流程： 待發(fā)電機(jī)有功降到零、無功接近于零時(shí)，拉開

7、發(fā)電機(jī)出口開關(guān)、汽輪機(jī)打閘關(guān)自動(dòng)主汽門。據(jù)說，現(xiàn)在依然有汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)還在采用水輪發(fā)電機(jī)這種停機(jī)流程。但是由于汽輪機(jī)存在自動(dòng)主汽門、調(diào)節(jié)汽門或抽汽逆止門關(guān)不嚴(yán)而繼續(xù)向汽缸返汽，導(dǎo)致機(jī)組超速飛車；或關(guān)自動(dòng)主汽門時(shí)由于卡澀實(shí)際沒有關(guān)死而其終端誤發(fā)信號(hào)解列發(fā)電機(jī)，導(dǎo)致飛車。于是。防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求中第9.1.6規(guī)定：“正常停機(jī)時(shí)，在打閘后，應(yīng)先檢查發(fā)電機(jī)有功功率是否到零，千瓦時(shí)表停轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)以后，再將發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列，或采用逆功率保護(hù)動(dòng)作解列。嚴(yán)禁帶負(fù)荷解列?！庇谑?，一種利用發(fā)動(dòng)機(jī)逆功率保護(hù)的程序逆功率保護(hù)跳閘方式形成：待發(fā)電機(jī)有功降到零、無功接近于零時(shí)，汽機(jī)打閘、由熱工保護(hù)（借助自動(dòng)主汽門終端開關(guān)閉合信號(hào)）動(dòng)作聯(lián)跳發(fā)電機(jī)出口開關(guān)。 盡管由主汽門的輔助接點(diǎn)去啟動(dòng)程序跳閘逆功率保護(hù)，可解決汽輪機(jī)超速的問題。但是也帶來發(fā)動(dòng)機(jī)出口斷路器和滅磁開關(guān)經(jīng)常帶負(fù)荷分?jǐn)嗟膯栴}，巨大的電弧影響斷路器和滅磁開關(guān)觸頭，影響設(shè)備壽命。另外，每次停機(jī)都出現(xiàn)逆功率，其逆功率運(yùn)行的危害是使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子部分壽命縮短。 我這里并不評(píng)價(jià)這種程跳逆功率停機(jī)的利弊，只是想通過波形分析來解答我的勵(lì)磁朋友小高的疑惑，盡管他的疑惑問題我沒有直接解答，我只是按照我的分析進(jìn)行梳理，因?yàn)槲乙ㄟ^這種分析來思考這一問題。我很早就關(guān)注汽輪發(fā)電機(jī)程序跳閘逆功率跳閘的問