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一起发电机事故分析与M型微机励磁装置技改探讨_崔勇霞白小姐中特
发布日期:2019-10-05 06:57   来源:未知   阅读:

  王中王论坛高手榜www27792.com评测:东风风度MX6跟比!一起发电机事故分析与M型微机励磁装置技改探讨_崔勇霞_电力/水利_工程科技_专业资料。有色设备 2012 年第 4 期 一起发电机事故分析与 M 型微机励磁装置技改探讨 崔勇霞1 ,胡建军2 ( 1. 中国铝业重庆分公司 设备管理部,重庆 408403; 2. 中国铝业重庆分公司

  有色设备 2012 年第 4 期 一起发电机事故分析与 M 型微机励磁装置技改探讨 崔勇霞1 ,胡建军2 ( 1. 中国铝业重庆分公司 设备管理部,重庆 408403; 2. 中国铝业重庆分公司 动力厂,重庆 408403) [摘 要] 本文介绍了某公司自备电厂发电机组在调试、试车过程中,因其微机励磁装置自身保护功能欠缺,触发 可控硅导通电压信号丢失,造成了发电机定子绕组过电压短路放炮事故。分析了事故产生的原因,提出了微机励 磁装置保护功能的改进措施和保护限制条件的验证方法。 [关键词] 励磁装置; 调节器; 保护; 起励; 空载 [中图分类号] TM31; TM761 [文献标识码] A [文章编号]1003 - 8884( 2012) 04 - 0024 - 05 Analysis of a Generator Accident and Technical Transformation Discussion of M Type Digital Excitation Equipment CUI Yong-xia1 ,HU Jian-jun2 ( 1. Equipment Management Department,Chongqing Branch,CHALCO. ,Chongqing 408403,China; 2. Power Plant,Chongqing Branch,CHALCO. ,Chongqing 408403,China) Abstract: This paper introduces a bombing accident of the over voltage short circuit in stator winding of the generator,it is caused by the lack of self-protection mechanism in digital excitation equipment,then triggers the signal loss of open-close voltage status of silicon controlled rectifier,during the debugging and commissioning process of the generator unit in a company self-provided power plant,analyzes the cause of the accident,brings forward the improvement measure and the verification method to protect the limitation conditions for the digital excitation equipment. Key words: excitation equipment; regulator; protection; excitation; no-load 0 引言 励磁调节装置是发电机重要的控制设备,它的 保护功能是否完善、合理、可靠,直接影响着发电机 和电网的安全稳定运行。随着现代电力电子技术和 微电子芯片的快速发展,采用机端励磁变压器经整 流输出,给发电机励磁提供电源的微机静态励磁装 置,因无转动部分等诸多优点,在同步发电机上得到 了越来越广泛的应用,改变了以往采用交直流励磁 机供给发电机励磁电源的方式。但一些微机静态励 [收稿日期]2012 - 03 - 02 [修回日期]2012 - 06 - 05 [作者简介] 崔勇霞( 1967 - ) ,女,河南省渑池县人,高级工 程师,大学学历,主要从事电气设备管理工作,现任中国铝业 重庆分公司设备管理部电气主管工程师。 胡建军( 1966 - ) ,男,山西省新绛县人,教授级高级工 程师,大学学历,主要从事热能动力生产管理工作,现任中国 铝业重庆分公司动力厂生产主管。 24 磁装置在实际运行过程中,不同程度的暴露出保护 和限制条件不够完善,造成发电机起励至空载运行 阶段发生事故,给企业造成经济损失。本文通过介 绍某型号( 以下简称 M 型) 微机励磁装置的工作原 理及保护功能,分析了发电机起励至空载运行阶段, 励磁装置因励磁 PT 反馈信号丢失,造成多起发电 机定子绕组过电压及短路放炮的典型事故,提出了 励磁控制技术的改进措施和预防此类事故的方案, 以完善该型号微机励磁装置空载过电压的保护功 能。 1 M 型微机励磁装置的构成、工作原理 1. 1 M 型微机励磁装置的构成 M 型微机励磁装置一般由两部分构成: 第一部 分是励磁功率单元,它向同步发电机的励磁绕组提 供直流励磁电流,以建立直流磁场; 第二部分是励磁 控制部分,包括励磁调节器、起励回路、灭磁回路等, 它根据发电机的运行状态,自动调节功率单元输出 崔勇霞等: 一起发电机事故分析与 M 型微机励磁装置技改探讨 的励磁电流,以满足发电机运行的要求。 整个励磁装置由励磁调节器、励磁功率单元和 发电机构成一个反馈控制系统。M 型微机励磁装 置原理图见图 1。 图 1 M 型微机励磁装置原理图 1. 2 励磁调节器工作原理简介 为例,简述其工作原理。励磁调节器总体框图见图 发电机起励建压至并网前,M 型励磁调节器具 2,电压调节原理图见图 3。 有电压调节和电流调节两种模式,以电压调节模式 图 2 励磁调节器总体框图 励磁调节器由 CPU 控制单元、测量单元、同步 发电机电压的闭环调节。控制可控硅导通角大小的 单元、脉冲放大隔离单元、信号输入单元、信号输出 触发电压: 单元、通讯单元、显示单元、电源单元组成。调节器 CPU 控制单元通过采样计算,得到发电机平均电压 Uf与给定参考电压 Ug 之差,综合调差信号后经 PID 运算得到一个控制量 ( UC ) ,去改变可控硅的控制 角,从而改变励磁装置的输出电压、输出电流。控制 发电机转子电流以维持发电机端电压的恒定,实现 Uc = Ug - Uf ( 1) 式中 Uc—触发电压,V; Ug —给定电压,V; Uf —反馈电压,V。 即控制可控硅导通的触发电压 Uc 越大,可控硅 导通角越大,励磁装置输出电压越大; 当反馈电压 25 有色设备 2012 年第 4 期 图 3 励磁调节器电压调节原理图 Uf 等于零 时,触 发 电 压 Uc 等 于 给 定 电 压 Ug,等 于 130% 设定值,即励磁装置自动按 130% 给定电压设 定值触发可控硅,使可控硅始终处于 15° 的导通状 态( 15°为设定值) 。 发电机励磁电压与整流桥交流侧线电压有以下 关系: 式中 UL = 1. 35U2 cosα ( 2) UL —励磁电压,V; U2 —整流桥 交 流 侧 线 电 压 即 励 磁 变 压 器 二 次侧线电压,V; α—可控硅的控制角,( °) 。 发电机起励时,起励回路直流电压( 或交流电 压整流) 加到发电机转子回路,转子旋转切割发电 机定子绕组,定子绕组感应出电压。 励磁调节器根据发电机机端电压信号与给定电 压信号比较结果,控制可控硅导通角的大小,同时针 对励磁变二次电压 U2 ,发电机励磁电压以 1. 35cosα 倍的励磁变压器二次电压加到发电机转子上,直至 发电机机端电压达到 80% 的额定电压( 设定值) ,自 动起励建压过程结束,手动调节励磁电压,达到空载 励磁电压值,发电机端电压达到额定值,整个起励建 压过程完成。 2 发电机起励过程中发生的事故 2009 年 9 月,白小姐中特网免资讯站,某自备电厂 1#发电机冲转至 3000 rpm,调试人 员 开 始 做 励 磁 装 置 各 项 调 试 试 验。 在 试验过程中,因现场工作人员疏忽,误将励磁 PT 和 仪表 PT 二次空开同时断开,结果造成 1# 发电机过 电压,现场励磁电压表瞬间达到满刻度。调试人员 虽采取了紧急措施,迅速断开灭磁开关,但还是造成 灭磁开关烧毁,发电机中性点避雷器爆炸,励磁变压 器一次保险全部熔断事故。 26 2011 年 6 月 28 日,四川省达州市某电厂 2# 发 电机正常起励并网操作过程中,因励磁装置中控制 可控硅导通的励磁 PT 电压反馈信号丢失及微机励 磁装置保护功能未起作用,造成发电机出口三相短 路放炮事故。事故造成励磁功率柜灭磁开关烧坏、 两只快熔保险熔断; 干式励磁变过热,三相绝缘筒壁 因过热引起微小变形,励磁变三相高压保险全部爆 炸成碎片; 励磁变隔离刀开关三相触头严重烧蚀,隔 离刀开关的三相套管炸裂,三相套管端部对地有弧 光短路烧痕; 母线的支持瓷瓶全部损坏; 发电机中性 点避雷器爆炸,掉落在一旁; 发电机定子( 两侧) 端 部固定绕组的绑扎带多数断裂,多根线棒外包绝缘 开裂,线棒变形移位间距不均匀,个别线棒内线匝已 松散且局部有烧痕。事故发生后,经了解,类似事故 在其它企业也发生过多起。按照 M 型微机励磁装 置说明书,该励磁装置具备有空载过电压保护和 U / F 限制保护功能,但事故发生时,为何这些保护和限 制功能未起作用? 此类事故又是由什么原因造成 的? 3 事故原因分析 经调查,四川省达州市某电厂 2# 发电机起励建 压过程中,励磁 PT 电压反馈信号丢失,原因可能是 操作人员未合 PT 二次空开或励磁 PT 小车二次插 头接触不良等多方面原因造成。因励磁 PT 电压反 馈信号丢失,励磁装置无法检测到发电机机端电压 反馈信号,励磁调节器 PID 电压调节回路由闭环控 制变成开环控制。 根据公式( 1) ,励磁 PT 电压反馈信号丢失,Uf = 0,控制可控硅导通角大小的触发电压 Uc = Ug = 130% ( 设定值) ,即控制可控硅导通的触发电压始 终以 130% 给定电压( 设定值) 触发可控硅,使可控 硅始终处于 15° 最大导通角状态 ( 15° 为设定值) 。 根据公式( 2) 发电机励磁电压,U2 为励磁变二次电 压: UL = 1. 35U2 cosα = 1. 35U2 cos15° = 1. 3U2 发电机励磁电压以 1. 3U2 被循环放大。 发电机空载时,发电机空载电动势近似等于发 电机机端电压,发电机空载电动势和主磁通计算如 下: ∮ E0 = 4. 44fwkw1 0 ( 3) 崔勇霞等: 一起发电机事故分析与 M 型微机励磁装置技改探讨 ∮ =k F 0 R ( 4) ∮ 式中 —基波磁通量,Wb; 0 F—磁势,安匝; R—磁阻,1 / 亨。 ( ) F( x,t) = Kj × Il × cos ωt - πx τ ( 5) 式中 Il —励磁电流; K j —基波磁动 势 系 数,与 机 组 的 极 对 数 和 匝 数有关; τ—极距。 当发电机空载电压小于 1. 3 倍的额定电压时, ∮ ∮ 发电机空载电动势 E0 ∝ 0 , 0 ∝IL 励磁电流,而 IL ∝UL 励磁电压,即发电机空载电动势 E0 ∝UL; 当发 电机空载电压大于 1. 3 倍的额定电压时( 发电机空 载特性) ,发电机铁芯磁路会随磁通量的增加逐渐 趋向饱和,此时磁阻成非线性增大,磁通与产生磁通 的励磁电流虽不成正比增加,但仍趋向于增大。在 此情况下,发电机定子感生电压也同样被循环放大, 定子绕组出现过电压。因发电机机端励磁电压反馈 信号丢失,发电机空载过电压、励磁顶值限制、U / F 限制等保护功能及保护限制条件未起作用,发电机 定子绕组电压被无限放大,发电机定子绕组出现过 电压,超过发电机绝缘耐压水平,导致定子绕组绝缘 击穿,造成三相短路放炮事故的发生。 M 型微机励磁装置发电机空载过电压、励磁顶 值限制、U / F 限制等所有保护功能和保护限制条件 的电压信号均取自励磁 PT,而该信号又作为触发励 磁可控硅导通角大小的电压反馈信号。因此,发电 机在起励过程中,保护信号和 PID 电压闭环控制的 反馈信号同源,若此信号丢失,发电机空载过电压、 U / F 限制等保护功能失去作用,但是励磁调节器电 压控制功能由 PID 闭环控制变成了开环控制,触发 电压 Uc 始终以最大值 130% 控制可控硅导通,造成 发电机励磁电压和定子绕组电压被循环放大,导致 发电机过电压事故。 4 M 型励磁装置保护功能完善的改进措施 励磁调节装置是发电机控制系统重要组成部 分,励磁装置性能如何,保护功能是否完备,直接关 系到发电机组和电网能否安全稳定运行。发电机起 励至空载运行阶段,发生的发电机过电压而励磁装 置相应的保护未能及时动作,暴露了 M 型励磁装置 保护功能的设计缺陷。因同类事故多次发生,提出 对 M 型励磁装置进行改进。 ( 1) 将励磁 PT、仪表 PT 小车工作位置的限位 开关常开接点或 PT 二次空开辅助常开接点串联接 到发电机 起 励 控 制 回 路 上,作 为 发 电 机 起 励 条 件。 即励磁 PT、仪表 PT 一次小车、二次空开未合到位, 闭锁发电机起励回路,使发电机不能起励,见图 4。 在 609 和 611 端子间串联励磁 PT、仪表 PT 小车工 作位置的限位开关常开接点或励磁 PT、仪表 PT 二 次空开辅助常开接点; 图 4 起励控制回路 ( 2) 增加空载过电压保护,即在励磁变二次功 率柜隔离刀开关前加三相过电压保护继电器,继电 器动作电压整定为 1. 25 倍额定励磁电压,动作于跳 灭磁开关或闭锁增磁回路,自动实现逆变灭磁,自动 调整给定电压,使发电机电压保持在额定值下运行 的功能。建议选择跳灭磁开关方案,见图 5。 图 5 过电压保护控制回路 ( 3) 励磁装置软件逻辑图见图 6。励磁装置在 “调用保护和限制子程序”中,增加发电机空载误强 励保护子程序和空载过电压保护子程序。即微机励 磁调节器检测起励开关和发电机出口主断路器开关 状态,检测励磁电流、电压和励磁 PT、仪表 PT 电压, 综 合计算判断发电机运行状态,若发电机在起励至 27 有色设备 2012 年第 4 期 空载阶段,发闭锁发电机强励信号,闭锁发电机强励 功能。若此时无法检测到励磁 PT、仪表 PT 电压,且 励磁电压、励磁电流已超过空载励磁参数,判断控制 可控硅导通角的电压反馈信号丢失,发信号启动发 电机空载过电压保护,出口跳励磁装置灭磁开关。 5 结束语 图 6 励磁调节器软件框图 随着现代电力电子技术和微电子芯片的快速发 展,自并励微机静态励磁装置在发电机组上得到了 越来越广泛的应用。但是实际应用过程中,有的励 磁装置存在保护功能不完善的问题,或者保护采样 信号设置不合理,保护和控制信号取自同一 PT 信 号,该信号一旦丢失,可造成发电机起励建压阶段定 子三相短路放炮事故。通过对微机励磁调节器进行 相应的改进,提高励磁调节器保护功能的可靠性,加 强电气操作 管 理、“两 票 ”管 理 力 度,能 够 彻 底 避 免 上述类似事故的发生。 [参考文献] [1] 黄耀群,李兴源. 同步发电机现代励 磁 系 统 及 其 控 制 [M]. 成都: 成都科技出版社,1998. [2] 许实章. 电机学[M]. 北京: 机械工业出版社,1994. [3] 程远楚. 同步发电机静止励磁系统[M]. 武汉: 武汉水利 电力出版社,2000. [4]顾绳谷. 电机及拖动基础( 第 4 版) [M]. 北京: 机械工业 出版社,2011. ? 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 多氟多一锂电项目列入国家 863 计划 金钼集团承担的国家科技计划支撑项目启动 国家科学技术部下发《关于 863 计划现代交通技 术领域锂离子电池全产业链产品应用开发主题项目立 项的通知》,由 多 氟 多 化 工 股 份 有 限 公 司 主 持 开 发 的 “锂离子电池全产业链电解质开发”课题列入国家 863 计划。 锂电池电解质即六氟磷酸锂,主要用于 电 解 液。 长期以来,六氟磷酸锂技术被少数发达国家所垄断,制 约了我国锂离子电池的发展。从 2006 年开始,多氟多 化工股份有限公 司 依 靠 自 主 创 新,开 发 出 晶 体 六 氟 磷 酸锂生产技术。 六氟磷酸锂技 术 的 开 发 成 功,打 破 了 国 外 技 术 垄 断,有效保障我国锂电产业健康发展,为电动汽车产业 化奠定了坚实的基础。 金堆 城 钼 业 集 团 承 担 的“十 二 五 ”国 家 科 技 计 划 支撑项目———“钨、钼的增值化利用产业化技术开发” 课题启动工作会在北京召开。 由金钼集团牵头、西安交通大学配合实施的“大尺 寸高纯 钼 金 属 靶 村 的 研 究 开 发 与 产 业 化 ”项 目,是 “钨、钼的增 值 化 利 用 产 业 化 技 术 开 发”课 题 任 务 之 一。针对目前国内钨钼等的资源均存在着利用技术含 量低、产品附加值低的问题,课题提出: 突破钨、钼的增 值化利用关键技术,开发新型钨、钼电极和阴极材料, 大尺寸高纯钼金属靶材和碳化钨基热喷涂材料等高端 钨钼产品,实现工业化生产和应用示范。课题的实施, 将研发和集成一批高新技术,为我国钨钼行业发展提 供技术支撑。 28

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