发电机失磁跳闸原因分析及防止对策

〔摘 要〕 叙述了大武口发电厂相继投入运行的JLQ-500-3000型交流励磁机(主励磁机)、YJL-100-3000交流永磁机(付励磁机)和GLT-S型励磁调节器，在运行期间，其发电机低励磁失磁保护先后动作跳闸了11次，严重危及西北电网及宁夏电网的稳定运行的情况，分析了失磁保护动作的原因，制定了相应的防止对策。
〔关键词〕 发电机 失磁 跳闸 预防措施
1 发电机失磁跳闸的典型事例
(1) 1987年9月14日19:23，发现3号机主励磁机炭刷冒火，电气运行值班人员在处理过程中，由于维护经验不足，调整电刷弹簧压力时将正、负极同时提起，使运行中的发电机励磁电流中断，造成失磁保护动作，3号机出口208开关跳闸。
(2) 1987年11月28日 ，全厂2，3，4号机组运行，1号机组停运，总负荷280 MW，4号机组带80 MW负荷运行。8:15，4号机励磁系统各表计指示摆动，随之出现“励磁异常”、“强励限制”、“保护动作”等光字。4号机210开关跳闸，励磁调节B柜DZB开关联动，经查低励失步保护动作，励磁回路未发现异常情况。 8:21，将4号机并入系统，当负荷加至80 MW时，4号机再次出现上述现象，210开关跳闸。经分析认为励磁调节器有隐蔽性故障，故启动备用励磁机运行。4号机励磁调节柜停运后，经检查发现A柜综合放大器和电压反馈的R15电阻、C3滤波电容焊点孔位偏移，接头开焊脱落引起反馈电压波形畸变，导致励磁运行参数摆动，造成瞬间失磁。
(3) 1989年6月29日，1，2，3，4号发电机运行，全厂总出力395 MW。9:20，1号机无功负荷由65 Mvar降至0，并出现“强励动作”、“强励限制”、“过负荷”光字，2号机出现“强励动作”、“强励限制”、“过负荷”、“失磁应减载”光字，调整1号机无功负荷把手加不上，急将调节器由“自动”倒为“手动”方式，将无功负荷增加到40 Mvar，同时调整2号机无功负荷，使两台机组各参数趋于稳定。经查1号机有“低励失磁”动作信号，由于值班人员精心监盘，反应敏捷，处理果断，避免了一次1号机失磁跳闸事故(同年6月6日曾发生过上述同样的现象，即造成了跳闸)。事后经分析认为电网无功负荷欠额较大，引起发电机无功负荷超过允许值，各机发生互抢无功现象。
(4) 1989年6年30日，1、2、4号发电机运行，总负荷295 MW，3号机备用。1号机带有功负荷95 MW，无功负荷56 Mvar，17:15，1号机无功负荷同时升至80 Mvar以上，随之1号机的所有表计指示到零，001MK开关跳闸，出现“保护动作”光字，查系失磁保护动作跳闸。停机后立即检查励磁回路，发现1号机主励磁机失磁开关LMK(系CO2-40/02型直流接触器)，原设计容量为40 A，实际运行电流达50～60 A，一直处于“过载”工况下运行，久而久之过热造成弹簧压力降低，接触不良，加速过热使其元件老化，触点发热融化将励磁灭磁电阻(ZG11-200型)串入运行，使磁场减弱，造成失磁跳闸。
2 发电机励磁跳闸原因分析
2.1 归类分析
1986～1994年11次发电机失磁跳闸事故大致原因列于表1。

 

(1) 从表1可以看出运行人员素质及责任占6次，检修人员素质及责任占4次，设备问题占4次，安装单位占3次。纵观这11次事故的比例可清楚的看到运行人员素质及责任占60%，检修责任占40.4%，设备问题及安装质量各占40%和30%。可见加强运行人员的现场业务培训，提高技能，增强值班人员现场判断、处理事故的能力是当务之急，同时也是尽量避免或减少发电机失磁跳闸事故的重要环节。其它原因占到5次，即总事故的45%，这些原因牵扯面比较大，也较为复杂。其中包括：现场人员的管理、技术管理、有关单位的管理、设计单位及制造单位的技术问题等。
(2) 从事故发生周期和时间也可较为明显的看到，新投产的设备不论是从设备运行状况和人员责任都有一个转化过程。随着设备运行的逐渐稳定，各个元件参数、定值以及各项技术资料、管理制度的不断修改完善，事故率在逐年减少。再者，事故跳闸时间大多集中在夏季，因夏季西北气候干燥闷热，由于晶体管保护元件易受气温、湿度、环境影响，参数不稳定。每逢夏季加强对晶体管保护的管理、检查、维护也是一个不可忽视的问题。
2.2 技术分析
　　同步发电机在运行过程中，可能会全部或部份失去励磁，其原因大致可分为以下几种：
(1) 励磁回路开路，励磁绕组断线。如：灭磁开关、接触器误跳闸，磁场变阻器接头接触不良，励磁回路开路，可控硅励磁装置中部份元件老化、开焊、损坏等。
(2) 励磁绕组长期发热，绝缘损坏接地短路。
(3) 系统振荡，功率发生严重不平衡，系统吸收大量无功负荷，静稳定遭破坏，发电机组抢无功，原动机系统失灵或反应迟缓引起发电机失去平衡，振荡、失磁跳闸。
(4) 运行人员误调整，如：调节器运行方式不合理、投退操作开关失误、调整不及时、维护励磁碳刷方法不当等。
3 预防措施及解决办法
　　发电机失磁后，向电网送出的有功功率大大减少，转速迅速增加，同时从电网中吸收大量无功功率，其数值可接　近超过额定容量，因此，造成电网电压下降。当电压降低过大时，会使系统失去稳定，引起电网振荡电压崩溃而导致大面积停电事故。而对发电机本身而言，将使发电机端部铁芯温度过高而损坏(某些结构的转子如：绑线式转子会因过热发生脱焊)，轴瓦振动过大损坏。
　　为了吸取教训，总结经验，尽量减少避免此类事故的发生，应采取相应的预防措施和解决方法。
(1) 加强对全员的爱国、爱厂、爱本职岗位的“三热爱”思想教育，牢固树立“安全第一，预防为主”的安全意识。提高主人翁责任感，把责、权、利有机的结合起来，当好企业的主人。
(2) 根据设备的技术要求，重点抓好职工的技术培训，尤其是对运行人员抓业务训练、岗位练兵，争取多途径　、多形式的现场技术培训。把重点放在本职岗位的业务轮训上，结合现场实际进行技术讲课、技术练兵、现场演示、反事故预想等。领导者与决策者在职工技术培训上狠下功夫，以尽快提高运行人员的业务素质及事故处理的应变能力。
(3) 对设计制造单位生产的励磁调节器各参数的配合关系进行核实，对不合理的、与现场工况不符的参数结合调试大纲进行修改、整理为符合现场实际的、完善的现场调试规程。
(4) 根据现场调试规程，组织检修人员深入研究、学习，并组织好技术讲课，现场演示，使检修人员弄清调试规程的全部内容，以提高检修人员的技术水平，必要时可派检修人员到厂家参加安装调试，更进一步了解掌握发电机励磁系统的全部元件性能。
(5) 对设备的实际运行容量及设备额定容量进行核实，使设备在运行中有足够的裕度。
(6) 对励磁调节器的工作现场安装空调装置，并且对晶体管元件进行筛选，提高使用元件质量。
4 结束语
　　失磁保护是发电机异常运行的主保护之一，80年代以来投产的一些大、中型发电厂大都采用晶体管整流型励磁系统，并配套使用发电机失磁保护。除对运行人员业务素质要求外，检修人员及技术管理部门也要对此设备的制造性能以及运行参数进行学习了解更是势在必行。
　　发电机失磁跳闸事故在我厂9年多的运行中，占电气发电机变压器保护跳闸事故的60%以上。为了更好的保证安全生产，总结事故教训，提高运行和检修人员的业务素质，增强事故处理的快速性和准确性是发电厂培训工作的首要任务。而技术管理和安监部门的措施相应跟上，这不仅仅是发生事故后的组织分析和找出对策，而最重要的则是防患于未然，进行积极地超前意识预防，才能最大限度的避免和减少发电机失磁跳闸事故。