发电机跳闸的原因分析及防范措施

李通　王立成　李伟

[摘要]简述发电机运行特性，跳闸原因分析，防范措施及解决方法。

[关键词]自动励磁IGBT；原因；防范措施

1发电机励磁系统简述

发电机采用直流发电机供电的励磁方式，励磁机与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获取直流励磁电流。直流励磁机的接线方式为自励式。直流励磁机还配套使用了HWJT-08C型微机励磁调节器、HGLX-02功率箱等以获取更稳定的励磁电流。如图1所示。

同步发电机是将机械动力转换成三相交流电功率的机电设备。原动机汽轮机带动发电机的转子旋转后，只有在转子绕组内通人电流才能产生旋转磁场，从而在定子绕组产生电能。也就是说有对转子绕组励磁，发电机才能进行机械率与电功率转换。

2发电机参数的运行特性

当发电机并网后，励磁电流越大，转子磁场越强，同样转速下定子线圈中的感应电动势越高：在空载时，机端电压取决于转子磁场的大小；带上负荷后，由于定子线圈中的负荷电流产生的磁场（电枢反应磁场）和转子磁场共同形成了合成磁场，这时机端电压则取决于合成磁场的大小：由于负荷电流的大小和性质的不同，电枢反应磁场对转子磁场有增强（进相时）或削弱（迟相时）的作用，定子电流中产生这个增强或削弱作用磁场的电流就是无功电流：如果无功功率平衡，那么机端电压维持不变，如果负荷变动，电枢反应磁场变化引起合成磁场的变化，机端电压就会波动，那么就需要调节励磁电流来调整转子磁场的大小使合成磁场保持不变，以维持机端电压不变。

1）发电机在未并网时（或小网运行），通过励磁电流来调整机电压，此时如果转速发生变化也会影响电压，但此时自动励磁调节器会把这个电压调回给定的电压。频率的变化是根据输入发电机的的机械能大小而定。

2）发电机在并人大网运行时，因为把大网看成是无限大的，此时，所有输出功率的设备和消耗功率的设备（负载及中间环节）能量保持平衡，就是说电压，频率等参数保持稳定不变。所以在正常运行时单个发电机无法影响电网的电压和频率，而此时单个发电机调节励磁电流就会改变发电机输出的无功分量大小，调节发电机输入机械能的大小可以改变发电机输出的有功分量的大小。输出的视在功率的大小可以在发电机的定子电流大小看出。

3自动调节励磁电流的方法

在改变发电机的励磁电流中，一般不直接在其转子回路中进行，因为该回路中电流很大，不便于进行直接调节，通常采用的方法是改变励磁机的励磁电流，以达到调节发电机转子电流的目的。常用的方法有改变励磁机励磁回路的电阻，改变励磁机的附加励磁电流，或改变可控硅的导通角等。这里主要讲改变IGBT的开关特性的方法，它是根据发电机电压、电流或功率因数的变化，相应地改变IGBT的开关特性，于是发电机的励磁电流便跟着改变。在事故情况下能有效地抑制发电机的过电压和实现快速灭磁。自动调节励磁装置通常由测量单元、同步单元、放大单元、调差单元、稳定单元、限制单元及一些辅助单元构成。被测量信号（如电压、电流等），经测量单元变换后与给定值相比较，然后将比较结果（偏差）经前置放大单元和功率放大单元放大，并用于控制IGBT，以达到调节发电机励磁电流的目的。

4发电机跳闸原因分析

1）2011年10月18日17：33分电气人员接到值长通知，4#机提负荷，准备投自动励磁，当时负荷为5MW左右，功率因数为0.90，操作人員到达4#机操作屏时，观察4#机负荷为6MW左右，功率因数为0.94，操作人员正准备开柜门调节RC时，4#机跳闸，发出过电压保护信号，过电压值为117V，而整定值为115V。随后开机并网均正常。

2）2011年12月5日19：114#机并网。负荷带至1000KW左右，无功带900KVA左右时，19：17 4#机负荷突然从1000KW升至3300KW，功率因数进相，操作人员立即调节磁场变阻器RC提升无功功率，4#机突然跳闸，保护装置发“过电压”信号。过电压值为118V。再次开机正常。

以上两次跳机事件，具有共同的特点，都是在投入自动励磁前，就是发电机无功功率跟踪有功功率不及时，而造成功率因数进相，发电机从网上吸收无功，此时造成发电机端电压过高而跳闸。这两次都是在自动励磁投入之前发生，进一步说明这两次与自动励磁系统f即HWJT-08C型微机励磁调节器及相配套的HGLX-02功率箱系统）无关。仅与磁场变阻器RC或其它外部因素有关：（1）磁场变阻器RC内部电阻接触不良、线性度不好、接线松动等原因也会造成跳闸因素。但经后来检查测量未发现异常。（2）磁场电阻器力量适中。但每个人的手感力度不一样，把握调节的尺度也不一样，力量不一，也是造成第二次跳闸的主要因素。（3）汽机负荷调节不均匀，忽大忽小，造成发电机有功功率负荷波动较大，无功功率跟踪不上有功功率，造成发电机出口电压影响较大，是第一次跳闸的主要原因。（4）发电机的出口保护定值偏低，4#发电机过电压定值为1.15倍，而其它机组的发电机过电压定值为1.3倍，也是机组常发过电压保护跳闸的重要原因。

5预防措施及解决办法

为了吸取教训，总结经验，尽量减少避免此类事故的发生，应采取相应的预防措施和解决方法。

1）根据设备的技术要求，重点抓好职工的技术培训，结合现场实际进行技术讲课、技术练兵、现场演示、反事故预想等。在职工技术培训上下功夫，以尽快提高运行人员的业务素质及事故处理的应变能力。

2）在发电机并网后，投自动励磁前尽量多带无功功率，保持功率因数在0.6左右，不能保持功率因数偏高，防止汽机进汽量不均而造成发电机进相。

3）对设备的实际运行容量及设备额定容量进行核实，使设备在运行中有足够的裕度。

4）对汽轮机调速汽门及相关系统进行检查维修，保证汽轮机进汽量均衡稳定。

5）对励磁调节器的电子元延长电子器件的寿命。

6）运行人员操作要规范，严格按操作规程要求进行操作，避免误操作及操作不严格情况发生。

6结束语

发电机励磁调节系统是保证机组稳定的主要系统之一。为了更好的保证安全生产，总结事故教训，提高运行和检修人员的业务素质，增强事故处理的快速性和准确性是我们公司下一步培训工作的首要任务。这不仅仅是发生事故后的组织分析和找出对策，而最重要的则是防患于未然，进行积极地超前意识预防，才能最大限度的避免和减少相似跳闸事故的发生。

[责任编辑：王伟平]