3号发电机组常发转子过压信号现象的浅析及解决办法
2006-08-25 17:21:47 来源：万安水力发电厂
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电力18讯： 作者：洪琚水
摘要：对3号机转子过压信号频繁告警的现象，进行了分析，并提出了几种解决办法。
关键词：过压 信号 分析 解决 办法
1 前言
国万安水电厂设计装机总容量为5×100MW，今年年底5号机组将建成投运，届时总装机将达到533 MW，该厂目前共有110kV一段单母线及220kV二段双母线通过七回线路与电网相连，担负着江西电网的调频、调峰、事故备用等重任，在电网中起着江西南北电力枢纽的作用。该厂水轮发电机组的安全稳定运行，直接关系到江西电网的安全，是保证江西电网稳定和电能质量的关键所在，国电万安水电厂发电机组采用静止可控硅整流装置的励磁方式，1、2号机组采用自复励的励磁方式，3、4号机组采用自并励的励磁方式，自并励励磁方式接线简单、易于制造、技术性能优良、维护工作量少、设备占地面积少，水电站厂普遍采用这种励磁方式。
2 概述
随着电力工业的发展，发电机组单机容量的不断扩大以及发电机励磁系统参数的进一步提高都对发电机转子主要保护的快速灭磁和过压保护的可靠性提出了更高的要求。目前国内外的发电机转子保护装置都已经摆脱了传统的灭磁开关灭磁方式，逐渐发展成能量转移的灭磁方式和新型的过压保护。我国从八十年代中期就开始在大中型水轮发电机组上采用ZnO非线性电阻灭磁技术，这不仅在理论上有重大突破，而且在生产技术、检测技术、维护运行等多方面都取得了丰硕的成果。万安水电厂3号发电机组励磁系统除具备正常的调节整流功能外，还配备了交直流侧的过电压、限电压、过电流、非全相过压、可控硅换向产生的尖峰过电压保护、发电机转子侧的快速直流断路器（以下简称灭磁开关）和非线形电阻灭磁装置。
我厂3号机组励磁系统主要参数为：额定空载励磁电压171V、额定负载励磁电压480V、阳极电压1050V、转子耐压试验值为3500V、转子过压保护整定值为2600V、ZnO阀片动作值U10mA为1130V、U10mA/2时泄漏电流小于100vA。3号机组灭磁开关改型前的型号为DM4-1600型断路器，属早期产品，存在大电流开断能力不足、小电流不能可靠断弧以及操作机构的可靠性和可维护性较差等技术缺陷。非线形电阻灭磁装置在经过多年的运行后，ZnO阀片泄漏电流已经呈现出增大的趋势，有些甚至超出标准允许范围，性能上的劣变不能保证事故情况下发电机组可靠灭磁以及转子过压情况下限制电压的保护作用。在前年机组大修的时候对该台机组灭磁开关及过压保护装置进行了技术改型，消除了我厂发电机组存在的安全隐患，大大提高了发电机组的健康水平，进一步保证了我厂设备以及电网的安全稳定运行。
3 改型后的灭磁回路介绍
改型后的灭磁开关为DMX-1600-4/0型4断口直流断路器，过压保护及灭磁装置采用科大创新科聚公司生产的MYNZ1型保护装置，具有结构简单、维护方便、动作可靠、灭磁迅速、能容量大、限压稳定、性能优越、寿命长等特点。其中ZnO阀片非线形灭磁电阻组RV在电压低于其标称电压的70%以下时，通过的电流仅为微安级，即发电机组正常运行情况下ZnO阀片泄漏电流均在10uA以下，但如果励磁转子回路出现过电压，且该电压值超过标称电压值时，压敏电阻自动吸收且把高电压限制在发电机转子安全电压范围内，使过电压的能量全部在阀片组内消耗，确保了发电机转子绝缘不受损害，同时进行"转子过压"信号告警。该装置和灭磁开关配合使用于发电机转子过电压及灭磁保护回路中，保护发电机组安全稳定运行。
我厂发电机组正常停机时采用逆变的方式灭磁，灭磁开关并不跳闸，转子剩余能量通过逆变送回至交流系统。但机组发生事故跳灭磁开关时，该装置就将转子剩余能量全部转移到内部消耗吸收并进行"灭磁"信号告警。下面分别就装置的两种功能加以说明：
3.1 灭磁功能
如发电机励磁主回路图一所示，正常情况下，L01为励磁电源正端，L02为负端，当机组出现事故时，机组保护装置作用于灭磁开关FMK并跳闸，FMK依靠四组常开触头同步分断转子励磁电源回路，使转子失去励磁直流电源，抑制事故进一步扩大。由于发电机转子是一个很大的电感线圈，在灭磁开关触头断开励磁电源的瞬间，转子内部会产生一个很大的反向感应电势，表现在灭磁开关断口间建立起一个足够高的与励磁电源反向的高达4000V的弧压（其产生的能量称为转子剩余能量，此时L02为正，L01为负），该弧压减去励磁电源电压（阳极电压）后，其大小足以使二极管V1和ZnO阀片电阻组RV1回路导通，回路呈现低阻态，使得转子绕组因感应电势产生的电流全部通过RV1回路，其能量迅速在RV1阀片组内消耗，绕组中的感应电势以极快的速度降至最低，这样就完成了转子剩余能量的转移和消耗，确保了转子灭磁的顺利进行，使得高压感应电势无法进入到发电机转子内部，进一步对转子绝缘起到保护作用。
摘要：对3号机转子过压信号频繁告警的现象，进行了分析，并提出了几种解决办法。
关键词：过压 信号 分析 解决 办法
1 前言
国万安水电厂设计装机总容量为5×100MW，今年年底5号机组将建成投运，届时总装机将达到533 MW，该厂目前共有110kV一段单母线及220kV二段双母线通过七回线路与电网相连，担负着江西电网的调频、调峰、事故备用等重任，在电网中起着江西南北电力枢纽的作用。该厂水轮发电机组的安全稳定运行，直接关系到江西电网的安全，是保证江西电网稳定和电能质量的关键所在，国电万安水电厂发电机组采用静止可控硅整流装置的励磁方式，1、2号机组采用自复励的励磁方式，3、4号机组采用自并励的励磁方式，自并励励磁方式接线简单、易于制造、技术性能优良、维护工作量少、设备占地面积少，水电站厂普遍采用这种励磁方式。
2 概述
随着电力工业的发展，发电机组单机容量的不断扩大以及发电机励磁系统参数的进一步提高都对发电机转子主要保护的快速灭磁和过压保护的可靠性提出了更高的要求。目前国内外的发电机转子保护装置都已经摆脱了传统的灭磁开关灭磁方式，逐渐发展成能量转移的灭磁方式和新型的过压保护。我国从八十年代中期就开始在大中型水轮发电机组上采用ZnO非线性电阻灭磁技术，这不仅在理论上有重大突破，而且在生产技术、检测技术、维护运行等多方面都取得了丰硕的成果。万安水电厂3号发电机组励磁系统除具备正常的调节整流功能外，还配备了交直流侧的过电压、限电压、过电流、非全相过压、可控硅换向产生的尖峰过电压保护、发电机转子侧的快速直流断路器（以下简称灭磁开关）和非线形电阻灭磁装置。
我厂3号机组励磁系统主要参数为：额定空载励磁电压171V、额定负载励磁电压480V、阳极电压1050V、转子耐压试验值为3500V、转子过压保护整定值为2600V、ZnO阀片动作值U10mA为1130V、U10mA/2时泄漏电流小于100vA。3号机组灭磁开关改型前的型号为DM4-1600型断路器，属早期产品，存在大电流开断能力不足、小电流不能可靠断弧以及操作机构的可靠性和可维护性较差等技术缺陷。非线形电阻灭磁装置在经过多年的运行后，ZnO阀片泄漏电流已经呈现出增大的趋势，有些甚至超出标准允许范围，性能上的劣变不能保证事故情况下发电机组可靠灭磁以及转子过压情况下限制电压的保护作用。在前年机组大修的时候对该台机组灭磁开关及过压保护装置进行了技术改型，消除了我厂发电机组存在的安全隐患，大大提高了发电机组的健康水平，进一步保证了我厂设备以及电网的安全稳定运行。
3 改型后的灭磁回路介绍
改型后的灭磁开关为DMX-1600-4/0型4断口直流断路器，过压保护及灭磁装置采用科大创新科聚公司生产的MYNZ1型保护装置，具有结构简单、维护方便、动作可靠、灭磁迅速、能容量大、限压稳定、性能优越、寿命长等特点。其中ZnO阀片非线形灭磁电阻组RV在电压低于其标称电压的70%以下时，通过的电流仅为微安级，即发电机组正常运行情况下ZnO阀片泄漏电流均在10uA以下，但如果励磁转子回路出现过电压，且该电压值超过标称电压值时，压敏电阻自动吸收且把高电压限制在发电机转子安全电压范围内，使过电压的能量全部在阀片组内消耗，确保了发电机转子绝缘不受损害，同时进行"转子过压"信号告警。该装置和灭磁开关配合使用于发电机转子过电压及灭磁保护回路中，保护发电机组安全稳定运行。
我厂发电机组正常停机时采用逆变的方式灭磁，灭磁开关并不跳闸，转子剩余能量通过逆变送回至交流系统。但机组发生事故跳灭磁开关时，该装置就将转子剩余能量全部转移到内部消耗吸收并进行"灭磁"信号告警。下面分别就装置的两种功能加以说明：
3.1 灭磁功能
如发电机励磁主回路图一所示，正常情况下，L01为励磁电源正端，L02为负端，当机组出现事故时，机组保护装置作用于灭磁开关FMK并跳闸，FMK依靠四组常开触头同步分断转子励磁电源回路，使转子失去励磁直流电源，抑制事故进一步扩大。由于发电机转子是一个很大的电感线圈，在灭磁开关触头断开励磁电源的瞬间，转子内部会产生一个很大的反向感应电势，表现在灭磁开关断口间建立起一个足够高的与励磁电源反向的高达4000V的弧压（其产生的能量称为转子剩余能量，此时L02为正，L01为负），该弧压减去励磁电源电压（阳极电压）后，其大小足以使二极管V1和ZnO阀片电阻组RV1回路导通，回路呈现低阻态，使得转子绕组因感应电势产生的电流全部通过RV1回路，其能量迅速在RV1阀片组内消耗，绕组中的感应电势以极快的速度降至最低，这样就完成了转子剩余能量的转移和消耗，确保了转子灭磁的顺利进行，使得高压感应电势无法进入到发电机转子内部，进一步对转子绝缘起到保护作用。
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