【摘 要】 本文針對旺隆電廠科勒發電機組大修結束后進行空載試驗，相關發電機保護動作這一現象，首先對現場的錄波數據進行了仔細分析，然后分析了發電機定子電流產生原因及相關影響，制定了相關的預防性措施，希望能通過此次事件的經驗教訓能夠給存有類似潛在風險的電廠一些借鑒和參考，以有效防止此類事件的發生。
【關鍵詞】 科勒發電機組空載試驗 勵磁 勵磁涌流 PT斷線
1 概述
2014年3月15日旺隆電廠科勒發電機組大修后啟動，10時05分進行科勒發電機組勵磁升壓試驗時，檢修人員在勵磁調節器現場使用B套調節裝置采用“電壓閉環”方式手動建立勵磁后，勵磁調節器動作異常，發電機機端電壓異常升高，并在發電機定子、高廠變高壓側出現異常電流，勵磁變電流、發電機轉子電流電壓異常升高。發電機電壓升高后勵磁調節器進行限制控制，自動降低勵磁電流電壓，最后發電機低壓過流保護動作逆變滅磁。整個過程從建立勵磁到發變組保護動作持續時間約7.8秒。
檢修人員對發變組一次系統進行檢查，未發現明顯短路點，拉開PT小車后測量一次系統對地絕緣合格。檢修人員對勵磁調節器、發電機PT二次回路端子進行核對檢查未發現異常。
經現場初步分析發變組一次系統無異常，發電機產生電流是因為變壓器過激磁出現涌流造成。經領導同意，允許再次進行勵磁升壓試驗，但須嚴格控制定子電壓不超2.76kV，轉子電流不超106A。勵磁廠家在就地利用A套勵磁裝置升發電機電壓至1.38kV（額定電壓10%），檢查發電機機端和勵磁專用PT各相電壓正常，發電機和高廠變無異常電流，發電機匝間保護專用PTB、C相異常電壓（經檢查B、C相N613回路松動，緊固后正常）。
2 原因分析
旺隆電廠發變組系統主接線圖如圖一所示。
2.1 發變組故障錄波器所錄波形分析
2.2 原因分析
2.2.1 發電機電壓異常升高的原因
勵磁裝置起勵采用的是B套“電壓閉環”方式，A套跟蹤。B套裝置起勵后，勵磁裝置根據發電機端線電壓閉環控制增加勵磁，期間發出“勵磁調節器告警”、“勵磁調節器B套故障”，并自動切換至A套電流閉環運行。因為勵磁裝置過壓過流限制保護，逐漸將轉子電壓電流降至較低值。
因為B套勵磁調節采用的是勵磁專用PT作為主PT，公用PT作為備PT，根據勵磁調節器PT斷線和電壓相序錯誤等故障信號可以判斷勵磁專用PT電壓回路存在異常，但因無其他數據參考無法判別具體異常電壓回路。
根據主變、高廠變過激磁時發電機定子電流、高廠變高壓側電流、勵磁變高壓側電流幅值基本相等，說明實際發電機機端電壓基本對稱，波形正常。根據錄波器記錄，可以判斷機端公用PT A相電壓回路正常，B、C兩相異常。
因此發電機電壓異常升高的原因是勵磁調節裝置所用的發電機勵磁專用PT和機端公用PT二次回路均存在問題，導致勵磁調節器采樣的機端線電壓較實際電壓低，造成發電機電壓異常升高。
2.2.2 發電機、高廠變產生大電流的原因分析
發電機機端電壓異常升高達到額定電壓的1.49倍左右，造成主變和高廠變、勵磁變過激磁，產生發電機定子電流、高廠變高壓側電流。根據電流量計算，主變低壓側應也過激磁產生6000A左右的電流，但因無電流互感器，所以無法記錄。
2.2.3 發電機過壓保護未動作的原因分析
異常期間，發電機實際電壓應達到額定電壓的約1.5倍，超過了發電機過電壓保護值（1.3倍額定電壓），但因為過電壓保護判斷的是機端的線電壓，而根據錄波（見附圖二）發電機A相電壓最高升至11.91kV（二次值86.302V，額定相電壓1.49倍），B相電壓最高升至4.14kV（二次值 29.994V，額定相電壓0.52倍），C相電壓最高升至3.47kV（二次值25.109V，額定相電壓0.44倍）； 三相電壓的相角分別為A相334.330°，B相12.055°，C相6.671°，根據錄波器計算AB相的線電壓約為9.05kV（二次值65.554V，額定線電壓0.66倍），BC相的線電壓約為0.78kV（二次值5.676V，額定線電壓0.06倍），CA相的線電壓約為9.22kV（二次值66.793V，額定線電壓0.67倍）。保護裝置實際測量到的線電壓最大為額定電壓的0.66倍，未到保護定值所以未動作。
2.3.4 發電機低壓過流保護動作的原因分析
發變組保護采用的帶電流記憶功能的低壓過流保護，保護定值折算至一次值后為：動作電壓8.28kV，動作電流6400A，一段3.8秒解列，二段4.3秒全停，電流記憶時間4.8秒。異常期間保護裝置實際測量到BC相的線電壓最高為0.78kV，A、B、C三相電流最大值約7288A，滿足保護動作條件，低壓過流一段、二段保護動作跳開滅磁開關。
3 對發變組一次設備的影響
根據《汽輪發電機通用技術條件》、《QF-100-2型汽輪發電機產品說明書》，發電機定子繞組耐壓能力須滿足30.6kV（2Un+3000V），允許短時過電流時間為定子電流為額定電流1.54倍時運行30秒，轉子繞組耐壓能力須滿足2320V（10Un），轉子繞組允許短時過電流運行時間按勵磁電壓是額定電壓2.08倍運行10秒。
實際異常過程中，發電機定子電壓最高相電壓約為11.91kV，最高線電壓約為20.63kV，電流最大為額定電流的1.48倍，整個出現電流的持續時間不足5秒；轉子繞組最高電壓約為500V，持續時間不足1秒，均遠小于說明書和技術規范的要求。
4 防范措施和改進意見
修改科勒發電機組勵磁調節器“起勵電壓給定”定值，由現在的“70%”調整為“10%”，防止起勵時電壓幅值升高過快。當PT二次回路有改動時，可在PT一次側加380V正相序電壓，在PT二次側用專用相位儀檢查PT二次回路。升壓試驗時可采用電流閉環方式，并保持單套調節器工作，退出跟蹤的調節器，同時在勵磁調節器就地起勵操作位置增加臨時滅磁開關急停按鈕，便于異常情況下緊急處理。科勒發電機組端PT采用的是推拉式小車，但科勒發電機組PT二次觸頭是采用彈壓方式連接，#2機PT二次觸頭是采用航空插頭插接式連接，相比而言更容易接觸不好。年底機組檢修時參考#2發電機PT或其他新型PT柜二次觸頭插接方式進行改造，將二次觸頭改為為航空插頭或固定方式，提高設備可靠性。檢修、運行人員加強學習培訓，熟悉勵磁裝置性能和PT柜結構特點，同時提高異常情況下的處理能力，及時切除故障。
5 結語
本文對旺隆電廠科勒發電機組開機空載試驗的異常現象進行了分析，進而提出了該異常現象的防范措施和改進意見。
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