华电励磁培训材料故障分析

1、2022-3-241目录2022-3-2422022-3-2431、人为小失误酿成大事故、人为小失误酿成大事故2、原理缺陷导致的事故、原理缺陷导致的事故3、安装不当导致的事故、安装不当导致的事故4、器件失效导致的事故、器件失效导致的事故5、日常试验遇到的问题、日常试验遇到的问题 6、事故分析方法、事故分析方法7、事故预防、事故预防2022-3-244人为小失误酿成大事故人为小失误酿成大事故2022-3-2451.1励磁电流的采样值偏低引发的事故励磁电流的采样值偏低引发的事故 某电厂 空载励磁实验进行到自动方式切换手动方式的实验。当励磁方式从自动切换成手动后，整流柜上的励磁电流和励磁电压表计急升

2、。此时试验人员按逆变令无效，现场工作人员立即断开灭磁开关。此时励磁小间的灭磁柜起火，灭磁开关烧毁，设备100余万，停机20多天。原因电压闭环切换电流闭环时，转子电流采样偏小，而电流给定值大于电流实际值，为增加转子电流，触发角度从72度减小到70度，励磁电流增加使机端电压缓慢上升至1.2倍，机端电压达到1.2倍时，定子电流突然增加，导致调节器判断为负载状态，由于转子电流没有达到负载最小励磁电流限制值，负载最小励磁电流限制动作，触发角减少到强励角10度，励磁电流快速增加，进而又快速升高机端电压；由于调节器已认为是负载状态，因此空载过电压保护功能未能动作。 2022-3-2461.2励磁励磁PT未投

3、入引发的变压器爆炸未投入引发的变压器爆炸事故事故 某电厂自并励磁系统大修后，做空载励磁实验时，将调节器投入自动运行，因调试某电厂自并励磁系统大修后，做空载励磁实验时，将调节器投入自动运行，因调试人员未观察到发电机电压上升，开始操作增减磁操作，突然导致励磁变压器高压侧人员未观察到发电机电压上升，开始操作增减磁操作，突然导致励磁变压器高压侧绕组过压击穿，造成短路，发生爆炸事故。检查发现，发电机绕组过压击穿，造成短路，发生爆炸事故。检查发现，发电机PTPT高压侧熔丝未上，高压侧熔丝未上，励磁调节器收到励磁调节器收到PTPT电压全部为电压全部为0 0，采用双，采用双TVTV比较法无法判断比较法无法判断

4、TVTV断线，根据闭环计算，断线，根据闭环计算，励磁调节器输出强励触发角，发电机误强励，定子电压迅速上升，最终导致励磁变励磁调节器输出强励触发角，发电机误强励，定子电压迅速上升，最终导致励磁变压器高压侧绕组过压击穿，造成短路，发生爆炸事故。压器高压侧绕组过压击穿，造成短路，发生爆炸事故。 2022-3-2471.3 PSS试验中，白噪声信号对地电阻试验中，白噪声信号对地电阻脱落，造成输入突然变大，跳机；误脱落，造成输入突然变大，跳机；误将将3%阶跃响应设成阶跃响应设成30%造成跳机；造成跳机； 2022-3-2481.4 发电机满负荷运行时，运行人员发电机满负荷运行时，运行人员误操作停机封脉冲

5、命令而停机。误操作停机封脉冲命令而停机。 2022-3-2491.5测励磁机时间常数时，励磁机定测励磁机时间常数时，励磁机定子回路过压，绝缘破坏，线路烧毁子回路过压，绝缘破坏，线路烧毁励磁系统建模试验中，要单独测量励磁机时间常数，需要将灭磁开关断开，励磁系统建模试验中，要单独测量励磁机时间常数，需要将灭磁开关断开，将励磁电流加入到励磁机的转子。这时转子电流测量不到了，就不能用将励磁电流加入到励磁机的转子。这时转子电流测量不到了，就不能用FCR功能，功能，PT电压测不到了，不能用电压测不到了，不能用AVR模式。由于调节器的设置都是按照正常模式。由于调节器的设置都是按照正常带发电机转子来设置的，在

6、进行以上试验时，需重新设置运行模式和参数。带发电机转子来设置的，在进行以上试验时，需重新设置运行模式和参数。由于试验人员对整个系统不熟悉，不思考，直接将调节器投入运行，从而导由于试验人员对整个系统不熟悉，不思考，直接将调节器投入运行，从而导致励磁机定子回路严重过压致励磁机定子回路严重过压。2022-3-2410典型案例分析：励磁电流的采样值偏典型案例分析：励磁电流的采样值偏低引发的事故分析低引发的事故分析发电机参数发电机参数额定功率额定功率 200MW额定励磁电压额定励磁电压 450V额定励磁电流额定励磁电流 1765A空载励磁电流空载励磁电流 670A主励磁机参数：主励磁机参数：额定功率额定

7、功率 1058kW额定电压额定电压 415V额定电流额定电流 1600A额定频率额定频率 100HZ额定励磁电压额定励磁电压 48.9V额定励磁电流额定励磁电流 148.9A副励磁机参数：副励磁机参数：额定功率额定功率 40.25kW额定电压额定电压 161V额定电流额定电流 165A额定频率额定频率 500HZ以典型案例结合控制原理分析事故原因以典型案例结合控制原理分析事故原因，确定事故处理方案，预防类似事故再，确定事故处理方案，预防类似事故再次发生。次发生。2022-3-2411v事故现象事故现象v2010年年11月月8日日18点点06分，某电厂分，某电厂#1机机（200MW，三机励磁）空

8、载励磁实验进，三机励磁）空载励磁实验进行到自动方式切换手动方式的实验。当行到自动方式切换手动方式的实验。当励磁方式从自动切换成手动后，整流柜励磁方式从自动切换成手动后，整流柜上的励磁电流和励磁电压表计急升。此上的励磁电流和励磁电压表计急升。此时试验人员按逆变令无效，现场工作人时试验人员按逆变令无效，现场工作人员立即断开灭磁开关。此时励磁小间的员立即断开灭磁开关。此时励磁小间的灭磁柜起火，灭磁开关烧毁。灭磁柜起火，灭磁开关烧毁。v损失：设备损失：设备100余万，停机余万，停机20多天，。多天，。2022-3-2412现场录波图2022-3-2413v结论：典型的空载误强励。结论：典型的空载误强励

9、。v疑问：疑问：1）可控硅为何全开放？）可控硅为何全开放？2）过压这么多，调）过压这么多，调节器空载过压保护为何未能动作，节器空载过压保护为何未能动作，V/Hz为何未动作为何未动作切除？切除？3）定子电流和无功从何而来？）定子电流和无功从何而来？4）灭磁电路）灭磁电路为何未正常工作，灭磁开关为何烧毁？为何未正常工作，灭磁开关为何烧毁？ 为方便分析分为为方便分析分为3个阶段个阶段v1、第一阶段：电压上升，机端电压、第一阶段：电压上升，机端电压5秒钟内从秒钟内从90%上升到上升到120%。v2、第二阶段：电压开始剧烈振荡，最大、第二阶段：电压开始剧烈振荡，最大150%，最，最小小125%，过激磁造

10、成定子电流（无功）从，过激磁造成定子电流（无功）从0上到额上到额定以上并剧烈振荡，触发角从定以上并剧烈振荡，触发角从70减少到强励角减少到强励角10度，度，然后在然后在10-60度之间振荡。度之间振荡。v3、第二阶段：跳灭磁开关时准备灭磁时烧毁灭磁、第二阶段：跳灭磁开关时准备灭磁时烧毁灭磁开关，设备损坏。开关，设备损坏。录波图分析录波图分析2022-3-2414现场录波图现场录波图v再次分析录波图发现：从录波图发现转子电流为何几乎为零再次分析录波图发现：从录波图发现转子电流为何几乎为零 ，为何为何 ？2022-3-2415v第一阶段事故分析：第一阶段事故分析： 现场调试人员在励磁电流采样值偏低

11、的情况现场调试人员在励磁电流采样值偏低的情况下，按动了电压闭环和电流闭环的切换，导下，按动了电压闭环和电流闭环的切换，导致了机端电压的上升。在电压闭环和电流闭致了机端电压的上升。在电压闭环和电流闭环的切换试验前，所有的励磁模拟量需要校环的切换试验前，所有的励磁模拟量需要校验准确，现场调试人员对励磁电流校验存在验准确，现场调试人员对励磁电流校验存在疏忽。现场励磁电流的实际采样值偏低，而疏忽。现场励磁电流的实际采样值偏低，而现场人员在电压闭环和电流闭环的切换前忽现场人员在电压闭环和电流闭环的切换前忽略了这点。略了这点。 励磁电流采样为何会偏小？励磁电流采样偏励磁电流采样为何会偏小？励磁电流采样偏小

12、为何会造成发电机电压持续上升？小为何会造成发电机电压持续上升？2022-3-2416v关于转子电流的测量问题，关于转子电流的测量问题，3种方法：种方法：1）直）直接测分流计关于转子电流测量；接测分流计关于转子电流测量；2）直接测）直接测CT ；3）间接测）间接测CT 。v第一种原理：测毫伏信号，比如第一种原理：测毫伏信号，比如3000A：75mV，测得毫伏信号后直接算出励磁电流。，测得毫伏信号后直接算出励磁电流。优点：直接、只用一个优点：直接、只用一个AD通道，好校验。缺通道，好校验。缺点：体积大，对绝缘、耐压要求高，对额定点：体积大，对绝缘、耐压要求高，对额定转子电压转子电压500V来说，要

13、求变送器原副边耐压来说，要求变送器原副边耐压5000V，制造困难，制造困难， ；容易损坏，变送器容；容易损坏，变送器容易受干扰，测量精度低；要有外电源。易受干扰，测量精度低；要有外电源。v我们建议额定励磁电压小于我们建议额定励磁电压小于300V的的情况采用情况采用2022-3-2417v第二种原理第二种原理v直接测励磁机或励磁变直接测励磁机或励磁变3相相CT交流电流，原交流电流，原理，利用转子是个大电感，交流电流和直流理，利用转子是个大电感，交流电流和直流的关系固定，的关系固定，Idc=Iac/0.816。优点：交流测。优点：交流测量技术非常成熟，直接由量技术非常成熟，直接由CT保证耐压，还可

14、保证耐压，还可以判断三相是否平衡，起到监视励磁机、励以判断三相是否平衡，起到监视励磁机、励磁变和整流桥臂故障的作用。缺点：测量磁变和整流桥臂故障的作用。缺点：测量CT外置，不在自身柜内，增加外部接线，尤其外置，不在自身柜内，增加外部接线，尤其对改造项目，对改造项目，CT安放有时有困难，需要安放有时有困难，需要3路路AD采样，校准要校采样，校准要校3路；路；v我们建议多采用该种方式，除非是直流励磁我们建议多采用该种方式，除非是直流励磁机方式，必须用第一种方式。机方式，必须用第一种方式。2022-3-2418v第三种原理第三种原理v3）间接测量）间接测量CT，原理，通过测量副励磁机，原理，通过测量

15、副励磁机的输出电流，通过除以的输出电流，通过除以0.816测量出励磁机励测量出励磁机励磁电流，再通过励磁机模型磁电流，再通过励磁机模型1/（1+TeS）计算）计算励磁机电压，再通过发电机转子模型励磁机电压，再通过发电机转子模型1/（1+Td0S）算出励磁电流。优点：交流测量，）算出励磁电流。优点：交流测量，CT在本地好安装，缺点：中间环节太多，事在本地好安装，缺点：中间环节太多，事先难以整定，必须到现场或了解很多参数之先难以整定，必须到现场或了解很多参数之并经并经动态试验后才能准确效验。本案中采用动态试验后才能准确效验。本案中采用的第的第3种方法给现场效验带来困难，致使疏忽，种方法给现场效验带

16、来困难，致使疏忽，为事故发生埋下隐患。为事故发生埋下隐患。 因为，因为，1、到底多大、到底多大的副励磁磁机定子电流对转子电流需现场整的副励磁磁机定子电流对转子电流需现场整定。定。 2、带可控硅后的、带可控硅后的CT电流畸变严重，线电流畸变严重，线性度差。性度差。 3、出厂与现场很难加、出厂与现场很难加500HZ的电的电流信号，只能用流信号，只能用50Hz的来模拟，麻烦。的来模拟，麻烦。2022-3-2419v励磁电流采样偏小为何会造成发电机电压持续上励磁电流采样偏小为何会造成发电机电压持续上升？升？ 因为该励磁系统手动控制模型是一个无差调因为该励磁系统手动控制模型是一个无差调节。调节必须等到偏

17、差节。调节必须等到偏差=IG-Ifd=0才停止，只要才停止，只要偏偏差不回零，输出就一直上升差不回零，输出就一直上升。励磁系统手动控制模型励磁系统手动控制模型sTsTKsKPIDDIp)(11)(sTsTsTSsTKSKPIDP4321111 )(1)(串联串联PID并联并联PID（本案）（本案）2022-3-2420以并联PID为例说明控制原理sTsTKsKPIDDIp)(11)(2022-3-2421积分参数的作用和影响v对稳态特性的影响对稳态特性的影响积分控制能消除系统的稳态误差，提高控制系统的积分控制能消除系统的稳态误差，提高控制系统的控制精度。但若控制精度。但若TI太大，积分作用太弱

18、，将不能减太大，积分作用太弱，将不能减小稳态误差；小稳态误差；v对动态特性的影响对动态特性的影响积分时间常数积分时间常数TI偏小，积分作用强，振荡次数较多，偏小，积分作用强，振荡次数较多，TI太大，对系统性能的影响减小。当时间常数太大，对系统性能的影响减小。当时间常数TI合合适时，过渡性能比较理想。适时，过渡性能比较理想。 2022-3-2422比例参数的作用和影响v对稳态特性的影响对稳态特性的影响加大比例控制加大比例控制KP，在系统稳定的情况下，可以减小，在系统稳定的情况下，可以减小稳态误差，提高控制精度，但加大稳态误差，提高控制精度，但加大KP只减小误差，只减小误差，却不能完全消除稳态误差

19、；却不能完全消除稳态误差；v对动态特性的影响对动态特性的影响比例控制比例控制KP加大，会使系统的动作灵敏、响应速度加大，会使系统的动作灵敏、响应速度快；快；KP偏大，振荡次数变多，调节时间加长，当偏大，振荡次数变多，调节时间加长，当KP太大时，系统会趋于不稳定。若太大时，系统会趋于不稳定。若KP太小，又会使系太小，又会使系统的响应缓慢。统的响应缓慢。 2022-3-2423微分参数的作用和影响v微分控制的作用跟偏差信号的变化趋势有关，通过微分控制能够预测偏差，产生超前的校正作用，可以较好地改善动态特性，如超调量减少，调节时间缩短，允许加大比例控制，使稳态误差减小，提高控制精度等。但当TD偏大时

20、，超调量较大，调节时间较长。当TD偏小时，同样超调量和调节时间也都较大。只有TD取得合适，才能得到比较满意的效果。 2022-3-2424无差调节和有差调节v励磁系统手动控制模型中励磁系统手动控制模型中KPID（S） v只要含纯积分因子就是无差调节，否则是有差调只要含纯积分因子就是无差调节，否则是有差调节，自动控制也一样。节，自动控制也一样。v当自动运行时，如当自动运行时，如PT未接入（未接入（PT小车未推入或小车未推入或PT高压保险未放入），高压保险未放入），PT电压始终采样到电压始终采样到0，也，也会发生类似的误强励现象会发生类似的误强励现象,在此需要特别注意。在此需要特别注意。sTsTK

21、sKPIDDIp)(11)(sTsTsTSsTKSKPIDP4321111 )(1)(励磁系统自动动控制模型2022-3-2425理解有差、无差意义：空载阶跃时的电压变化完全重合为无差，不重合为有差调节0123456789100.60.650.70.750.80.850.90.9511.051.1t(s)P.U.机 端 电 压给 定 值2022-3-2426v建议（从控制学分析，建议（从控制学分析，2种模式都适用于励磁控制）种模式都适用于励磁控制）v1）自动时自并励磁一般采用无差调节，）自动时自并励磁一般采用无差调节， 典型传典型传递函数为递函数为KP=30-50（无（无PSS）或）或=60-

22、70（有（有PSS） ，T1=2-4秒；三机励磁系统一般采用有差调节秒；三机励磁系统一般采用有差调节 T2T1T3T4 ,KP=200-300(功率放大倍数功率放大倍数KE大于大于1时，时，KP要缩小要缩小KE)，因为前是快速，后是慢速励磁系统。，因为前是快速，后是慢速励磁系统。v2）手动）手动PID参数中，参数中，P一般选自动的一般选自动的1/3，时间常数可以相，时间常数可以相等也可以只用等也可以只用P调节。调节。v3）给定初值设为）给定初值设为0，至少初次实验时设为，至少初次实验时设为0。v4）对）对PID控制设置门槛，比如低于控制设置门槛，比如低于10%控制量时只用控制量时只用P调调节，

23、高于节，高于10%才投入才投入PIDsTKsKPIDIp11)(sTsTsTsTKSKPIDP43211111)(2022-3-2427v第二阶段事故分析：第二阶段事故分析： 电压从电压从90%上升到上升到120%。后：电压开始剧烈。后：电压开始剧烈振荡，最大振荡，最大150%，最小，最小125%，过激磁造成，过激磁造成定子电流（无功）从定子电流（无功）从0上到额定以上并剧烈振上到额定以上并剧烈振荡，触发角从荡，触发角从70减少到强励角减少到强励角10度，然后在度，然后在10-60度之间振荡。度之间振荡。 1）可控硅为何全开放？）可控硅为何全开放？2）过压这么多，调节器空载过压保护为何未）过压

24、这么多，调节器空载过压保护为何未能动作，能动作，V/Hz为何未动作切除？为何未动作切除？3）定子电流和无功从何而来？）定子电流和无功从何而来？ 2022-3-2428查看故障日志报故障、告警、机端电压相位错等（不方便将厂家图片切入）2022-3-2429v查看故障日志，有告警和故障，PT断线和V/Hz标志，无法判断，就只有继续从故障录波图分析。当空载电压上升到当空载电压上升到120%时，主变因为过激磁进入饱和，主变输入阻抗急剧时，主变因为过激磁进入饱和，主变输入阻抗急剧下降，定子电流突然由增加，导致调节器判断为负载状态，负载最小参考量下降，定子电流突然由增加，导致调节器判断为负载状态，负载最小

25、参考量限制起作用，电流给定更大，转子电流依然很小，偏差控制加大，调节器输限制起作用，电流给定更大，转子电流依然很小，偏差控制加大，调节器输出达到饱和。而手动时，空载和出达到饱和。而手动时，空载和V/Hz保护不起作用，发电机电压到保护不起作用，发电机电压到1.5倍倍2022-3-2430v调节器误判断并网状态是故障进一步扩大的起因。调节器误判断并网状态是故障进一步扩大的起因。单纯靠有定子电流判断并网并不可靠。因为在空载单纯靠有定子电流判断并网并不可靠。因为在空载时，主变过激磁会使定子电流突然增加，导致调节时，主变过激磁会使定子电流突然增加，导致调节器判断为负载状态。器判断为负载状态。v判断并网方

26、法判断并网方法v1）出口开关的位置）出口开关的位置 ：纯靠开关量，要消抖动处理：纯靠开关量，要消抖动处理v2）判断定子）判断定子CT电流电流+出口开关位置：出口开关位置： 如以上会误如以上会误判，因为定子电流大，但有功分量很小。判，因为定子电流大，但有功分量很小。v3）判断定子）判断定子CT电流有功分量电流有功分量+出口开关位置，出口开关位置，建建议议CT电流有功分量达到电流有功分量达到0.3标么标么+出口开关位置出口开关位置2022-3-2431v判断并网后设置最小电流给定是不合理的，判断并网后设置最小电流给定是不合理的，给定值在任何状态下不能突变，只能通过增给定值在任何状态下不能突变，只能

27、通过增减磁操作改变。减磁操作改变。v判断并网后，限制励磁电流的最小值不合理，判断并网后，限制励磁电流的最小值不合理，是一种简单的照抄前人经验的结果，给用户是一种简单的照抄前人经验的结果，给用户理解调节规律带来困难，给故障分析带来困理解调节规律带来困难，给故障分析带来困难，合理的方法是难，合理的方法是闭环实时跟踪闭环实时跟踪。把闭环回。把闭环回路的各个量按标幺值实时跟踪比较，小差时路的各个量按标幺值实时跟踪比较，小差时报警，大差时告故障。报警，大差时告故障。2022-3-2432v死区分析死区分析v死区的设置是对励磁系统某些无法完全克服的缺点死区的设置是对励磁系统某些无法完全克服的缺点的修补，合

28、理的死区设置方便操作（比如逆变后给的修补，合理的死区设置方便操作（比如逆变后给定量回到初始值）和增加可靠性（比如投退定量回到初始值）和增加可靠性（比如投退PSS，PID），不合理的，过多的死区设置反映的是对设），不合理的，过多的死区设置反映的是对设备可靠性的没把握，总是修修补补。备可靠性的没把握，总是修修补补。v合理的死区设置：有合理的死区设置：有PSS，PID磁滞设置，调节运磁滞设置，调节运算中的饱和值，给定值的上下限，参数设置的上下算中的饱和值，给定值的上下限，参数设置的上下限，逆变后定值返回，强励返回设置，过励积分值限，逆变后定值返回，强励返回设置，过励积分值的上限，定子过电流反时限积分

29、。的上限，定子过电流反时限积分。2022-3-2433举例PID运算饱和区设置不当v调整发电机电压为调整发电机电压为80%额定电压，进行额定电压，进行20%阶跃（上）试阶跃（上）试验，用记录分析仪测录发电机电压、转子电压和电流。验，用记录分析仪测录发电机电压、转子电压和电流。20%正阶跃，转子电压录波见图。正阶跃，转子电压录波见图。v从录波图可以计算出调节器最大输出电压为从录波图可以计算出调节器最大输出电压为103V；最小控；最小控制角为制角为10.28，维持时间为，维持时间为3.2ms; 由此判断该调节器进由此判断该调节器进入饱和后的处理程序存在问题，这将导致在电网发生故障入饱和后的处理程序

30、存在问题，这将导致在电网发生故障时，暂态响应过慢，同时也说明该调节器模型不准确，不时，暂态响应过慢，同时也说明该调节器模型不准确，不能投入运行。能投入运行。2022-3-2434v继续分析：空载过压和继续分析：空载过压和V/Hz限制不起作用。限制不起作用。v因为在手动运行时全部保护退出，这也是不因为在手动运行时全部保护退出，这也是不合理的，当当然这是一种习惯方式，因为，合理的，当当然这是一种习惯方式，因为，考虑到手动运行时间不长，主要是用于试验，考虑到手动运行时间不长，主要是用于试验，要简单可靠。从这个事例看，投入全部保护要简单可靠。从这个事例看，投入全部保护还是有用的，尤其对于自并励磁，由于

31、没有还是有用的，尤其对于自并励磁，由于没有备用励磁，备用励磁，FCR手动运行是一个很好的备励，手动运行是一个很好的备励，在某些情况下需要长时间运行，必须投入全在某些情况下需要长时间运行，必须投入全部保护。部保护。2022-3-2435v第三阶段：跳灭磁开关时准备灭磁时烧毁灭磁开关，设备损坏。v非线性灭磁电路原理：移能+灭磁，移能条件SCRRKUUU灭磁开关DM4弧压2200V，不满足空载误强励情况下的开断要求，按要求：开关弧压整流柜最大输出电压（415*2*1.35=1120）+灭磁残压（1200）+裕度（200-300）要求开关弧压至少2500V，可以选择DMX2-2300-2/0 弧压28

32、00V，这样买来就可以换 。2022-3-2436v建议采用线性灭磁线性灭磁电路原理：先接通线性灭磁电阻，电流进入灭磁电阻后，再拉开灭磁开关。与非线性灭磁比较：对开关要求低一些。为了保证灭磁的可靠性，建议采用三断口灭磁开关和线性电阻灭磁，或采用二断口灭磁开关，由可控硅作为常闭接点，在灭磁开关断开前，接入线性灭磁电阻灭磁。非线性电阻灭磁速度虽较线性电阻略快，但对汽轮发电机差别不大，而线性电阻可靠性高，运行维护简单，优于非线性电阻。DLT650大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件：灭磁一般采用线性电阻灭磁，灭磁电阻为热态磁场电阻的2-3倍。汽轮发电机转子表面除阻尼条外转子本体有很强的阻尼作用D

33、LT583大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件：推荐采用非线性灭磁。水轮发电机：气隙大，阻尼小2022-3-2437v线性灭磁电阻选择为了降低灭磁时转子过电压，灭磁电阻值从过去的5倍发电机转子电阻值(Rf)降为23倍Rf，一般可采用2倍。2022-3-2438v如是自并励磁系统采用跳灭磁开关前封脉冲（交流灭磁）RdLdRbZ1Z2dxCBSCRAC自并励系统国外已大量采用交流开关灭磁方案，我国仍以直流开关灭磁为主。交流灭磁原理为：在切断交流侧灭磁开关AC之前，先切除的可控硅SCR触发脉冲（简称封脉冲）。由于发电机转子是具有储能的大电感，转子电流不能突变，封脉冲后，由于可控硅无触发脉冲

34、，四只关断的可控硅管不会再导通，最后导通的两只可控硅维持导通，且不可控。在此时，转子上电压就等于三相励磁变压器的交流线电压Ux，当交流灭磁开关开断时，就使得交流开关的断口处产生弧压Uk。SCRRKUUU2022-3-2439v案例分析总结最终处理：最终处理： 更换设备，重设参数，改软件更换设备，重设参数，改软件总结总结1、励磁电流采样值偏低的情况下，按动了电压闭环和电流闭环的切换，导致、励磁电流采样值偏低的情况下，按动了电压闭环和电流闭环的切换，导致了机端电压的上升到了机端电压的上升到1.2倍，主变过激磁，定子电流上升到额定以上，调节器倍，主变过激磁，定子电流上升到额定以上，调节器误判并网，并

35、网最小励磁电流限制动作，导致空载误强励，灭磁开关开断电误判并网，并网最小励磁电流限制动作，导致空载误强励，灭磁开关开断电压不够又导致移能失败，全部能量加在开关和励磁系统线路上，现场烧毁严压不够又导致移能失败，全部能量加在开关和励磁系统线路上，现场烧毁严重，更可能使得发电机绝缘受到冲击，寿命下降。重，更可能使得发电机绝缘受到冲击，寿命下降。2、这是由于一个模拟量通道系数折算小的失误引起的大的故障，教训十分深、这是由于一个模拟量通道系数折算小的失误引起的大的故障，教训十分深刻。刻。2022-3-24402、原理缺陷导致的事故、原理缺陷导致的事故2022-3-2441调节器分调节器分2次写脉冲角度导

36、致误强励事次写脉冲角度导致误强励事故故 2022-3-2442 某电厂三机高起始无刷励磁系统，安全运某电厂三机高起始无刷励磁系统，安全运行将要破行将要破300300天安全记录时，调节器发生死机，天安全记录时，调节器发生死机，发生误强励，导致转子绝缘破坏，发电机被迫发生误强励，导致转子绝缘破坏，发电机被迫停机检修停机检修2 2个月。事后真正的原因在于原来调节个月。事后真正的原因在于原来调节器写脉冲角度是分成器写脉冲角度是分成2 2个个8 8为字节来写的，为字节来写的，, ,前一前一次写入次写入01000100，后一次调节后应该是，后一次调节后应该是00FF00FF，在写，在写入高位入高位0000

37、后死机，导致实际的脉冲触发角按照后死机，导致实际的脉冲触发角按照00000000触发，相当于可控硅角度为触发，相当于可控硅角度为0 0度，直接导致度，直接导致输出达到顶值。输出达到顶值。 2022-3-2443 励磁系统采用双励磁调节装置励磁系统采用双励磁调节装置+双可控硅整流桥配置，运行双可控硅整流桥配置，运行时，时，A励磁调节装置触发励磁调节装置触发A可控硅整流桥，可控硅整流桥，B励磁调节装置触发励磁调节装置触发B可控硅整流桥，两个通道并列运行，完全独立。可控硅整流桥，两个通道并列运行，完全独立。 励磁调节装置运行时，调节装置不断向脉冲发生装置内写入励磁调节装置运行时，调节装置不断向脉冲发

38、生装置内写入脉冲触发角度，事故时脉冲触发角度，事故时A套励磁调节装置可能受到某种干扰，程套励磁调节装置可能受到某种干扰，程序运行死机，在程序死机时，向脉冲发生装置发出一个很小角序运行死机，在程序死机时，向脉冲发生装置发出一个很小角度或者触发角度为度或者触发角度为0，由于程序已死机，不再向脉冲发生装置写，由于程序已死机，不再向脉冲发生装置写入触发角度，因此脉冲发生装置保存的触发角度一直是程序死入触发角度，因此脉冲发生装置保存的触发角度一直是程序死机前写入的很小的角度，所以机前写入的很小的角度，所以A可控硅整流桥，一直处于全开放可控硅整流桥，一直处于全开放状态，输出电流至最大值（状态，输出电流至最

39、大值（250A），发电机电压持续上升，），发电机电压持续上升，B套调节装置按照电压闭环计算，随着电压上升，其输出触发角套调节装置按照电压闭环计算，随着电压上升，其输出触发角度不断增大，度不断增大，B可控硅整流桥输出电流逐渐降低至可控硅整流桥输出电流逐渐降低至0。 2022-3-2444事故处理及反措事故处理及反措更换更换A套励磁调节装置主套励磁调节装置主CPU板，重新启机，发板，重新启机，发电机及励磁系统均运行正常。电机及励磁系统均运行正常。励磁调节器进行功能完善，当励磁调节装置程励磁调节器进行功能完善，当励磁调节装置程序死机时，其硬件序死机时，其硬件WatchDog必定动作，由硬必定动作，由

40、硬件件WatchDog发出故障信号至脉冲发生装置，发出故障信号至脉冲发生装置，闭锁触发脉冲发出，可控硅整流桥失去触发脉闭锁触发脉冲发出，可控硅整流桥失去触发脉冲，其电流必定降至冲，其电流必定降至0，从而避免发电机误强励，从而避免发电机误强励故障。故障。2022-3-2445 1台机误强励导致台机误强励导致2台机的跳机台机的跳机 2022-3-24462台机主接线图2022-3-2447 某电厂某电厂1#1#机因调节器发生误强励，将母线电压抬高到机因调节器发生误强励，将母线电压抬高到1.31.3倍，倍，2#2#发生低励磁，限制不住后跳机，发生低励磁，限制不住后跳机，1#1#过负荷保护动作也跳机。

41、过负荷保护动作也跳机。类似事故总共发生类似事故总共发生2 2次，相同地区的另一采用同类型调节器的电次，相同地区的另一采用同类型调节器的电厂也发生过厂也发生过2 2次。原因分析：该种调节器为双柜并列运行，经常次。原因分析：该种调节器为双柜并列运行，经常由于采样偏差和死机发生误强励时，另一套即使输出为由于采样偏差和死机发生误强励时，另一套即使输出为0 0也无法也无法避免。同一母线运行的一台机组误强励必然造成另一台机组在避免。同一母线运行的一台机组误强励必然造成另一台机组在高机端电压（大于高机端电压（大于110%110%额定）下的大量进相，低励保护存在缺额定）下的大量进相，低励保护存在缺陷，当低励发

42、生后，不是闭环升励磁，而是以开环的方式增加陷，当低励发生后，不是闭环升励磁，而是以开环的方式增加参考电压，响应速度慢，要达到原有无功状态至少需要参考电压，响应速度慢，要达到原有无功状态至少需要1010秒。秒。即：励磁调节器判断无功功率与低励限制定值进行比较，当无即：励磁调节器判断无功功率与低励限制定值进行比较，当无功功率小于于过励限制定值时，则将电压参考值降低一定的幅功功率小于于过励限制定值时，则将电压参考值降低一定的幅度，经过电压闭环计算，无功功率升高一些，如此循环计算，度，经过电压闭环计算，无功功率升高一些，如此循环计算，直至无功功率大于低励限制定值。直至无功功率大于低励限制定值。 202

43、2-3-2448造成误强励的原因很多：比如量测造成误强励的原因很多：比如量测PT信号采集信号采集突然故障、调节计算出错、调节器发脉冲出错、突然故障、调节计算出错、调节器发脉冲出错、同步相位出错等等，因此要防止误强励首先要同步相位出错等等，因此要防止误强励首先要从这些原因来分析。从这些原因来分析。 2022-3-2449励磁调节装置首先配置以下功能来防止误强励的发生：励磁调节装置首先配置以下功能来防止误强励的发生：1）PT异常：即励磁PT比较仪表PT突然下降或突然上升时，判断PT异常（有别于PT断线）2）PT测频异常，3）PT相位异常，4）三相同步异常：正常时实测3相同步因该是对称的，当不对称时

44、，比如当角度正常为互差120度，当上下偏差10度，可以判定同步故障。5）当脉冲发出后，再把脉冲回读进来，如角度偏差过大，1路脉冲故障时报警，2路或以上立即封脉冲并退出。6）用交流采样励磁机定子三相PT代替转子电压、CT代替转子电流，消除直流变送器受环境影响较大的隐患，当励磁机PT、CT不对称时进行容错和保护，提请检修7）双机切换：可以采用系统跟踪。励磁调节装置设计低励磁闭环控制，原理是将低励限制定值与励磁调节装置设计低励磁闭环控制，原理是将低励限制定值与无功功率的偏差，经无功功率的偏差，经PID运算放大后加入电压控制主环。加快低运算放大后加入电压控制主环。加快低励限制动作时无功功率调节速度。励

45、限制动作时无功功率调节速度。事故处理及反措：更换调节器事故处理及反措：更换调节器2022-3-2450调节器进入饱和后处理程序存在问题2022-3-2451安装不当导致的事故安装不当导致的事故2022-3-2452励磁变高压侧接线螺栓断裂，导致励励磁变高压侧接线螺栓断裂，导致励磁变过热烧毁。磁变过热烧毁。2022-3-2453CT极性接错造成并网后就低励动作，极性接错造成并网后就低励动作，越增输出负的无功越多，而实际发电越增输出负的无功越多，而实际发电机发生过激磁，定子电流急剧上升，机发生过激磁，定子电流急剧上升，保护跳灭磁开关，发电机解列。保护跳灭磁开关，发电机解列。2022-3-2454发

46、电机发电机PT高压保险松动导致判断高压保险松动导致判断PT断断线线2022-3-2455发电机机端发电机机端PT精度下降导致判断输出精度下降导致判断输出摆动摆动要求要求PT精度精度0.2级级2022-3-2456 器件失效导致的事故器件失效导致的事故2022-3-2457 转子变送器损坏，导致转子负反馈消失，转子变送器损坏，导致转子负反馈消失，放大倍数是原来的放大倍数是原来的3倍，引起的电压和无倍，引起的电压和无功振荡。功振荡。2022-3-2458同步变压器坏，脉冲板坏了同步变压器坏，脉冲板坏了2个脉冲，个脉冲，励磁变电流三相不平衡，强励倍数下励磁变电流三相不平衡，强励倍数下降降2022-3

47、-2459脉冲电源故障脉冲电源故障某电厂300MW机组正常运行中，发电机无功功率突然下降，励磁调节器报低励限制信号，之后发变组失磁保护动作，发电机跳闸解列 事故发生后，对励磁调节器进行检查，小电流试验时，励磁调节器没有发出脉冲，可控硅无法触发，小电流试验没有整流波形出现，同时励磁调节器脉冲电源指示灯熄灭，但重新投电后，脉冲电源指示灯又正常，继续小电流试验时，故障又重新，遂锁定故障点励磁调节器脉冲电源。将励磁调节器脉冲电源模块拆下进行检查，空载时A套和B套调节器脉冲电源输出电压均为24V，给脉冲电源带等值负载时，发出A套调节器脉冲电源输出为0，B套调节器脉冲电源正常，但按照励磁厂家设计方案，一套

48、脉冲电源容量可以供应励磁整流柜运行，正常时，两套脉冲电源并联运行，一套脉冲电源损坏不影响励磁调节器的正常运行，为何本次A套脉冲电源故障会引起发电机失磁呢？更换A套励磁调节器脉冲电源发现，电源板接线与出厂配线表不同，经检查发现，接线与原有设计不符，导致脉冲电源不能并联运行2022-3-24605、日常试验遇到的问题、日常试验遇到的问题 2022-3-2461自并励磁系统小电流试验输出电压异常AC380V调压器PT信号AC 0100V6脉冲回路同步信号PSVR 102（自并励系统）工频电压；示波器PSVR 100触发角为60度时输出波形触发角为90度时输出波形触发角为30度时输出波形交流信号周期(

49、工频为20毫秒)可控硅整流桥不同触发角时输出参考波形交流电流交流电流100V，假负载，假负载2K欧姆。用示波器观察触发角度不同欧姆。用示波器观察触发角度不同时的负载电阻两端电压波形，波形不正常，抖动。参考波形如时的负载电阻两端电压波形，波形不正常，抖动。参考波形如下所示。下所示。可控硅导通原理：触发信号，正电压，最小维持电流可控硅导通原理：触发信号，正电压，最小维持电流2022-3-2462不能正确使用示波器造成事故不能正确使用示波器造成事故示波器示波器的使用注意事项示波器示波器的使用注意事项1、使用前判断示波器信号地同电源地E是否隔离，否则需要隔离电源变；2、双输入通道的信号地是否隔离，如果

50、非隔离，只有在选好公共点后才能观察两个波形，否则容易造成短路；3、注意测量范围2022-3-24636、事故分析方法、事故分析方法 2022-3-2464故障分析条件故障分析条件录波数据录波数据故障自动录波故障自动录波 任意故障触发录波。任意故障触发录波。工况异动录波工况异动录波 升压、逆变、切换、升压、逆变、切换、开关动作等工况开关动作等工况异动自动触发录波。异动自动触发录波。突变量自动录波突变量自动录波人工启动录波人工启动录波故障分析方法故障分析方法充分利用调节器录波记充分利用调节器录波记录：事件、故障录波录：事件、故障录波充分利用故障录波器数充分利用故障录波器数据据看运行记录看运行记录向

51、运行人员了解故障过向运行人员了解故障过程程与励磁厂家共同分析与励磁厂家共同分析不断总结经验不断总结经验2022-3-24657、事故预防、事故预防 2022-3-2466重视使用励磁标准，重视主回路设备,重视过程管理监督 2022-3-2467在新机组和在役机组改造的励磁系统选型、调试过程中，必须执行同步电机励磁系统等国家标准及大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件等有关电力行业标准，以确保励磁系统能更好地满足安全运行的要求。2022-3-2468空载试验中： 一定要投入过压保护，预防空载误强励2022-3-2469进相试验中： 运行工况的发电机，其低励限制的定值应在制造厂给定的容许值和保持

52、发电机静稳定的范围内。2022-3-2470认真效验各模拟量通道采样，保护功能验证：欠励限制、过励限制、过激磁限制、无功补偿、PSS、电压互感器断线保护等2022-3-2471冗余配置，如调节器采用双通道，功率柜采用n-1方式(一组整流柜退出运行时励磁系统仍然具备强励能力)等，以提高励磁系统可靠性 2022-3-2472励磁调节器的自动通道发生故障时应及时修复并投入运行。不要在手动励磁调节(含按发电机或交流励磁机的磁场电流的闭环调节)下长期运行。 2022-3-2473对于启动过程中的发电机，当机组达到额定转速并且调速系统运行正常之前，绝对禁止对发电机进行励磁升压。对于额定转速下已经升压等待并

53、网、已经解列准备停机或进行其他试验等情况下空载运行的发电机，如出现转速下降的情况，应立刻分断磁场开关强行灭磁。2022-3-2474自并励磁系统运行中，应投入PSS功能，提高机组及电网的正阻尼 2022-3-24752022-3-2476目录v静态配置检查v静态模拟试验v空载动态试验v负载动态试验vPSS试验2022-3-2477目录v静态配置检查v静态模拟试验v空载动态试验v负载动态试验vPSS试验2022-3-24781、励磁系统各部件绝缘试验2、励磁调节器 单元、整体试验3、控制保护模拟动作试验4、功率柜均流均压试验5、转子过压保护试验6、调节器通道范围试验7 调差测定8 通道切换试验9

54、 零起升压试验10 灭磁试验11 PSS试验12 发电机起励试验型式试验出厂试验交接试验大修试验临时性试验。各种满足现场实际检修需求的试验合理选择检修项目2022-3-2479观察有无结构改变，比如柜体变形 ，绝缘间距变小紧螺丝、铜排、电缆，减小接触电阻紧插件注意器件脱落、松动，尤其风机；设备机械结构检查2022-3-2480大修时励磁设备清灰 对所有柜内的灰垢，大修时可以考虑采用毛刷清洁。 可控硅散热器采用管道毛刷清洁，采用吹尘器进行上下左右远距离的吹灰。 功率柜的清灰最佳方法，启动抽风机，吹风机对着可控硅散热器，顺着风道方向吹。 能够将吹起的灰尘排到厂房外是最好的办法。 励磁调节器不需要拔

55、出插件板进行清灰？尽量不要拔出，防止接触不良。2022-3-2481减少励磁设备灰尘的措施1、将励磁设备至于一个单独有冷气的控制室内很有必要；2、励磁控制室最好能够将功率柜的热风排到外面且吹尘排尘方便；3、功率柜盘门密闭要好、进风口要大、滤网要厚且停机后及时更换。要装设风量或风压检测装置；3、合理的励磁设备IP等级，既有利于防尘，又有利于散热。2022-3-2482绝缘检查方法：1、安全第一；2、短接必要回路，一次性摇绝缘，比如短接正负极摇绝缘；3、按照端子排顺序逐个摇绝缘；4、更换设备后要全面摇绝缘，平时只对改造过回路或总回路摇绝缘；5、注意不同导电回路之间的绝缘。 测量绝缘电阻时试验仪器的

56、选择1) 额定电压100V以下电气设备或回路使用250V兆欧表；2) 额定电压100500V的电气设备或回路使用1000V兆欧表；3) 额定电压500V1000V的电气设备或回路使用2500V兆欧表；4) 可控硅阳极回路及脉冲变压器原付边绝缘电阻检测使用2500V兆欧表。励磁设备绝缘检查2022-3-2483励磁设备耐压检查交流耐压试验注意事项：1）耐压仪器可靠接地。2）对于有可能串电的相关回路也必须接地，防止串电伤人；3）电压表V应根据试验电压（出厂值的70%即可）的要求选择合适的量程。试验前首先不接负载升压一次，以判断回路正确性；4）根据工作内容和条件，允许用相应的绝缘检查的方式替代，但时

57、间应不少于1分钟。5）绝缘测试应分别在耐压试验前、后各进行一次6）励磁装置的部分检修一般不进行交流耐压试验，设备或回路的绝缘允许用绝缘检查的方式和要求进行。2022-3-2484功率柜整体耐压实例1、将功率柜内三相输入和两相输出回路短接（保护柜内器件）；2、将功率柜三相和两相开关的外部回路对地短接（防止串电伤人）；3、断开六个脉冲变原边与调节器回路并对地短接（脉冲变耐压）；4、先摇绝缘（1000V），后耐压(1000-5000V)，再摇绝缘（1000V).2022-3-24851、在线测量继电器和接触器的直流电阻是最简单的检查，必要时模拟重要回路的继电器和接触器动作，建议小修采用；2、结合调节

58、器I/O检查，全面模拟继电器和接触器动作，确定报警信号的正确性，是最常见的检查方法，建议大修后采用；3、对于正常开停机和运行中长期不励磁动作的继电器和接触器，小修中需要模拟动作，确保该动则一定动；4、对于灭磁开关，在跳合闸正常情况下、实测跳合闸线圈电阻即可；如果需要再进行跳闸时间和时差的测量；5、对于很重要的继电器和接触器，在大修中按照校验规程进行常规校验，但要确保回装过程的正确性。元件检查2022-3-2486可控硅的检测可控硅检测方法：1、最简方法是用对线灯进行触发导通检测；2、平时维护只是测量可控硅控制极的电阻10-30欧；2022-3-2487励磁设备通电试验1、通电前请确认励磁控制回

59、路的绝缘已经检查，最起码要用万用表检查一下绝缘电阻，防止短路和接地。2、通电前请确认对外回路的安全措施，解开那些还不能送电或不能接受外部命令的回路；3、采取逐步通电方式送电，通电前应该知晓正常结果，并做好异常情况下的处理方法；4、每次送电后，请记录电压值，确认电源正常；对于有互相闭锁的回路，应该分别送电，并观察互相切换过程；5、直流220V回路的送电后，请测对地电压，检查是否接地；6、分别投入励磁调节器的稳压电源，用万用表检测稳压电源的输出值并记录，检查结果应符合装置设计要求。7、投入励磁设备全部工作电源，检查励磁设备各器件的状态，发现问题及时断电检查。2022-3-24881、励磁系统操作模

60、拟试验，应在励磁设备通电完成后进行，试验前先断开起励电源开关，然后分别送上交、直流操作电源和合闸电源；2、直流回路操作模拟：按照励磁系统直流操作原理图依次起动各继电器，观察其动作情况，要求正确可靠。直流操作回路模拟试验项目主要有开机令模拟、停机逆变令模拟、起励模拟、灭磁开关跳合闸（次数尽量少）、励磁回路故障信号开出模拟等；3、交流操作回路动作模拟试验：按照励磁系统交流操作原理图依次起动各接触器，观察其动作情况，要求正确可靠。交流操作回路模拟试验项目主要有厂用电源（段、段)相互切换的动作模拟、风机起动、停止模拟、风机故障信号动作模拟；4、励磁设备操作模拟试验，应该结合励磁调节器I/O检测试验一起