余热发电机组进相运行故障分析及解决方案

摘要：电网电压的升高,特别是末端电压的升高,主要是由于电网参数所引起,长距离输电线路的线路分布电容造成的“容升”现象是主要原因。另外,不同时间的负荷性质也可引起系统电压的波动。基于此，本文对余热发电机组进相运行故障及解决方案进行分析探讨。

关键词：余热发电机组；进相运行；故障分析；解决方案 前言

我公司在生产过程中产生大量蒸汽，蒸汽除一部分用于系统生产外还存在一定的剩余，为充分利用余热，进行余热发电，公司现有余热发电机组，其中发电机转速:1500r/min;额定电流:116.8A;励磁方式：AREP;AVR：R449+R726 1、进相运行试验

发电机进相运行试验要完成的主要工作有: a.确定机组的进相深度(实测值)。

b.检查并调整励磁调节器的低励限制特性。

c.检查进相运行时发电机的功角、发电机机端电压、主变高压侧母线电压及厂用电源电压等各电气量的变化情况。

d.检查发电机定子铁心、定子线圈及发电机内冷水、氢的温度变化情况。 发电机进相定值从理论上讲,取决于电网的需要和发电机本身的进相能力。进相运行试验与发电机进相能力试验是两种概念不同的试验。进相能力试验是要通过试验找出发电机在各种约束下进相的稳定极限点。而通常发电机进相运行时,并不要求也无必要达到如此的进相深度。除非是对发电机性能进行考核,否则不必进行极限进相能力试验。因为该试验对系统的稳定存在很大风险,在正常运行中也没有太大的实际意义。

目前,进相运行仅作为调控电网电压的措施之一。所以在确定进相定值(深度)时,重点考虑的是机组安全稳定。通常进相定值较小(进相较浅),就单机而言,对电网电压的影响也很有限,而重在突出群体作用,使电网上的每一台100MW以上容量的机组均具备进相运行的能力。由于受折算误差、励磁调节装置测量误差及其它运行条件的影响,每台机组的进相实际值(深度)也不尽相同。其中对进相深度影响较大的因素主要有发电机功角、发电机铁心温度和厂用电源电压。 2、运行中出现的问题

2017年11月22日6：50 余热发电机组出现三相电流及有功功率、无功功率剧烈波动，发电机绕组温度上升等异常情况，具体异常现象如下：

发电机三相电流在6：50为正常值81A，瞬间上升到136A，最高达到170A，三相电流在117A～170A之间上下剧烈波动;有功功率在1313KW～1513KW之间上下高频次波动；无功功率在6：50由正常的501KVar瞬间下降为-1510KVar，在手动停机前无功功率一直为负值，最低达到-2670KVar；发电机三相电压由10892V瞬间下降到10604V，然后在10500V左右上下波动，频率很高；发电机定子绕组温度由正常的（6:50分）78℃左右逐渐上升到130℃（7:30分）；发电机出口风温由正常的47℃逐渐上升到57℃；发电机前后轴承振动均比正常情况下有所上升，并且有波动；齿轮箱振动和轴向位移也有小幅波动；机组运行声音忽大忽小，处于非稳定运行状态；7：30左右，操作人员手动与系统解列停机。

3、故障原因分析

从故障现象来看，发电机无功功率由正值变为负值，也就是说，发电机由正常运行时向电网系统发出无功功率，转变为向系统吸收无功；故障发生时发电机运行声音忽大忽小，且发电机振动和轴向位移有小幅波动，说明发电机处于一个不稳定的运行状态，其静态稳定性大大下降；发电机由于定子端部铁芯平面上产生涡流而发热引起绕组温度逐步上升，以上种种现象基本上可以断定，发电机处于一个进相运行的异常状态。

发电机进相运行属机组异常运行状态。造成发电机进相运行的原因可能有以下几种因素：发电机励磁系统自动电压调节器AVR故障或误动作；发电机励磁系统电气控制线路故障（线头松动、接触不良）；发电机励磁系统外围设备故障；人为调整不当使发电机的励磁电流降低过多，使发电机由发出感性无功功率变为吸收系统感性无功功率；发电机低谷运行时，发电机无功负荷原已处于底限，当系统电压因故突然升高或有功负荷增加时，励磁电流自动降低引起进相； 4、故障原因查找

（1）分别测量转子、励磁、电枢和辅助绕组等各绕组阻值，所有绕组未见异常；检查发电机旋转整流器的二极管以及压敏电阻未见异常。

（2）检查AVR板接线以及外接线：R449和R726的接线没有问题，发电机内部接线也未见异常。

（3）检测自动电压调节器R449及外接电位器（外部电压调节功能）

是否正常工作：启动发电机，电压只有9.8KV，调节外接电位器，发电机端电压没有反应，之后发电机电压突然上升至12.6KV,在调节发电机电压过程中电压有突变情况，多次试验存在类似现象；之后将外接电位器短接，在R449控制板上调节P2（电压调节功能）旋钮，发电机电压平缓变化，升至10.5KV。故判断外接电位器存在接触不良现象。

（3）检测功率因素控制器R726是否正常工作：机组重新启动，并网发电后，检测R726控制板上信号正常，适当调整功率因数，无功功率也随之变化，其灵敏度和动态性能较好，未见异常。

（4）人为调节励磁电流是否适当：本台发电机正常运行时设计的是AREP3F模式，处于恒功率因数运行，因此在运行过程中人为无法手动励磁电流，不存在人为调节不当造成机组进相运行。

（5）系统电压波动是否正常：通过查询该发电机并网点变电站10KV系统电压曲线历史趋势，系统电压稳定；

综合以上情况分析，本次发电机进相运行的异常状态的主要是由于自动电压控制器AVR外接电位器接触不良造成的。AVR外接电位器安装在汽轮发电机房附近的电气控制柜内，电位器由于本身制造质量较差，其电阻调节平滑度不高，且存在接触不良问题，当发电机正常运行时，发电机有功功率、无功功率、励磁电压和励磁电流都处于一个相对稳定的状态，当由于外界振动或电位器弹簧弹力变化等不确定因素造成外界AVR外接电位器阻值的异常变化时，造成自动电压控制器和功率因数控制器自动调整和误动，内部自动减小励磁输出，使发电机处于欠励状态，造成发电机进相运行。 5、处理措施

（1）当发电机处于进相运行状态时，只要发电机尚未出现振荡或失步，可适当降低发电机的有功负荷，同时提高励磁电流，使发电机脱离进相状态。 （2）当发电机处于进相运行状态，若采取第一步措施无效果时，应及早解

列，查明原因后更换或修复相关辅助设备后再恢复运行。 6、结语

该故障自对AVR外接电位器处理后至今未再次出现类似故障，机组运行正常。本文是通过对发电机进相运行异常状态时故障的查找、原因分析、以及故障状态下的应急处理做了一些论述，与大家共同探讨，望共同提高。 参考文献：

[1]郑广明.300MW发电机进相运行的探讨[J].电气技术，2009（6）：76-78. [2]陈珩.电力系统稳态分析[M].北京：中国电力出版社，2007.