钟坪芳（重庆旗能电铝有限公司，重庆 401420）
旗能电厂发电机无功功率异常波动原因分析及处理
钟坪芳
（重庆旗能电铝有限公司，重庆 401420）
旗能电厂2⋆330MW火电机组采用南瑞NES5100自动励磁调节系统，2015年9月多次出现无功功率、有功功率异常波动，经过对可能影响无功波动的AVC、PSS投入情况及系统电压、机端电压、励磁电流电压、有无功功率的变化关系综合分析，最终确定为发电机测量保护PT一次插头接触不良导致。同时由于发电机PT关系到DEH功率自动控制、励磁自动调节、发变组保护等，对机组安全影响较大，通过解除相关自动控制做好安全措施，在保证机组安全的前提下顺利的消除了缺陷。
NES5100 励磁调节 无功波动原因 PT
1 引言
旗能电厂2*330MW火电机组，采用国电南瑞NES5100自动励磁系统，2012年投产以来运行正常。2015年9月16日至20日间集控运行人员多次发现#1发电机无功功率突然增加18MVAR，#2发电机无功功率下降25MVAR，#2有功功率上升或者#1发电机无功功率突然下降，#2发电机无功功率突然上升约25MVAR至30MVAR，期间无任何调整操作，系统电压也无明显变化，无异常报警。对励磁系统及发电机碳刷集电环检查并未发现异常，汇报调度，系统无异常扰动。但有无、功负荷频繁出现异常波动，外部检查又没有发现异常，遂对运行数据进行搜集分析，最终找出了故障原因，并采取相应措施消除了异常，保证了机组安全。
2 可能影响发电机无功负荷波动的因素
（1）AVC模式下机组无功负荷受外界指令控制影响：发电厂AVC子站接收AVC主站系统下发的发电厂高压母线电压/全厂总无功目标值或设定的电压控制曲线，按照一定的控制策略，合理分配各机组的无功，AVC子站直接或通过DCS向发电机的励磁系统发送增减磁信号以调节发电机无功，达到主站控制目标，实现全厂机组的电压/无功自动控制。
（2）附加模式下PSS异常调节：电力系统稳定器（pps）就是为抑制低频振荡而研究的一种附加励磁控制技术。它在励磁电压调节器中，引入领先于轴速度的附加信号，产生一个正阻尼转矩，去克服原励磁电压调节器中产生的负阻尼转矩作用。用于提高电力系统阻尼、解决低频振荡问题。当增加发电机原动机输入功率或降低输入功率时，PSS“反调”则会导致无功负荷较大幅度的减少或增加。
（3）发电机PT及采样回路异常或调节器故障：励磁调节器通过发电机机端PT1和PT2回路采样后的量作为励磁调节器模拟量板输入，通过模数转换作为发电机定子电压测量值，通过与AVR给定电压比较形成偏差，此偏差信号经PID闭环调节，再经差分放大等，形成新的控制电压，从而作用于整流桥通过对整流桥触发脉冲的控制达到调整发电机电压稳定的目的。如果发电机PT一、二次回路出现触头、接线或熔断器接触不良，励磁调节器采样回路故障等也会影响机组无功，导致无功负荷波动。
（4）系统电压异常波动影响：本厂发电机励磁调节器双通道均选用“恒电压”控制模式，以维持定子电压稳定在给定电压运行。当系统电压发生波动时，发电机定子电压也会受影响，此时励磁调节器会自动调节无功功率以维持发电机定子电压恒定。
（5）励磁回路异常：发电机励磁碳刷接触不良打火花严重等也会造成发电机励磁电流、电压及无功负荷异常波动，
3 无功负荷异常波动的检查分析
（1）我厂接入地方电网，目前调度未要求投入AVR运行；励磁调节器为国电南瑞NES5100励磁调节系统，其PSS采用PSS2B型，PSS试验及国内使用经验，未出现反调现象，且目前调度并未要求投入PSS运行。
（2）运行数据分析：1）发电机励磁碳刷和集电环检查温度正常，无打火花等异常现象，调节器无异常报警；2）两台有、无功功率波动时，励磁电流、定子电流对应发生变化，说明无功变化并非纯粹因为变送器输出异常，确为真实波动；3）#2发电机无功波动时，#1机无功同时出现波动，但波动方向与#2机相反，幅度略小；如果是系统电压变化引起无功异常波动，#1、2机组波动方向应一致，#2机组无功波动明显大于#1机且与#1机方向相反，由此可基本排除系统电压波动引起。#1机无功波动应为#2机无功波动影响系统电压导致的正常调整。4）查运行数据曲线发现出现#2机有、无功功率异常上升时，#2机机端三相线电压基本平衡，略有上升，且无功波动时线电压与无功同向变化。由于220KV系统电压无明显变化，说明机端电压上升是无功上升硬气的。有无功率上升时B相相电压比A、C相相电压降低约0.4KV。无功突降时#2发电机机端B相电压上升至与A、C相基本一致。可能是励磁调节器采样回路和发电机相电压检测回路均同时出现了A、C相相电压降低，导致调节器自动增磁。5）由于DCS线电压和相电压显示变送器输入电压分别为两组PT，电压存在差别应该与发变组一次回路无关是PT及检测回路原因。相电压变送器输入电压取自PT2，励磁当前工作通道为B套，其反馈电压同样取自PT2，如果PT2输出电压异常波动可能导致#2发电机无功异常波动。
（3）通过以上分析，运行怀疑因励磁系统采集的B相电压突变失准导致调节器调节动作，引起机组无功波动，但由于电压差值不大不足以启动励磁调节器和保护回路PT断线报警。通知检修对励磁调节器机端电压采样输入电压，发变组变送器屏及保护屏端子PT、发电机出线PT端子箱二次电压进行检查。测量结果励磁调节屏和发电机PT端子箱处PT2B相二次电压约55.6V，A、C相电压为58.2V，PT1三相电压均为58.2V左右与DCS显示对应。检修进一步检查PT2二次空开处进线电压也存在相间不平衡，应为PT柜一二次回路接触不良所致，最终打开PT2B相前柜门发现一次插头处有间隙性微小火花放电现象。
4 处理过程中的注意事项
发电机PT回路用于机端电压采样，PT回路检修工作需将故障PT二次空开断开及一次手车拉出，可能导致发电机电压、频率、发电机有无功功率，有无功电能异常，这些参数关系到发电机功率调节、励磁调节、保护装置等，必须采取可靠措施才能保证机组安全。
（1）解除电压测量波动对励磁调节的影响。将双通道励磁调节方式由“恒电压”切换为“恒电流”调节模式。励磁调节器恒电流调节是维持发电机励磁电流为恒定值，实际是励磁手动调节模式，在此模式下励磁调节不受机端电压影响但必须加强机组监视。
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（2）退出可能受定子电压采样值突变而引起误动的保护和自动装置。发电机逆功率、失磁、过激磁、定子接地保护、匝间保护、过电压、低电压、低频率等反应电压变化的保护装置应做好防止误动的措施，退出保护压板。
（3）解除有功功率相关调节回路。由于拉出发电机PT柜可能造成发电机有功功率突变，应退出DEH功控回路，改为阀位控制；退出减温水自动，避免汽温异常变化。同时由于有功功率显示异常，应暂停负荷调整，加强对发电机定子电流以及汽温、汽压、蒸汽流量等监视，维持机组负荷稳定并做好少计电量记录。
（4）做好检修安全措施。机组PT共第三组，检修时注意核对编号、端子号及测量二次电压，避免误动正常的PT。PT小车推进拉出操作人员带绝缘手套。
5 结语
通过对现场运行数据分析找到了无功负荷异常波动的原因，并采取措施，在机组运行中对发电机出线PT一次插头进行了检查处理。发电机PT回路关系到保护和自动调节，安全运行极为重要，停机后应对所有发电机PT一、二次回路进行全面检查。由此我们也总结出发电机无功负荷异常波动的影响原因，在机组运行中出现无功异常波动时应从AVC、PSS运行情况及系统电压、发电机电压、有功、励磁电流、励磁电压的变化关系进行综合分析，查找原因，有利于准确定位故障原因，并及时消除。
钟坪芳（1972—），女，大专，助理工程师，从事火电厂电气运行及管理工作多年，现任重庆旗能电铝有限公司电气运行专责工程师。
