一起发电机励磁调节器故障原因分析

廖春宏

（福建省池潭水力发电厂，福建 三明 354400）

0 引言

励磁调节器是发电机机组的重要组成部分。近年来，机组无功摆动引发的事故在励磁调节器运行事故中占据了较大的比重。

2012年11月，国内某电厂发生了一起因励磁调节器采样故障引起机组无功摆动故障，造成机组跳闸的事故。为了确保电力系统安全、可靠、连续运行，对这次事故进行了分析，找出原因，杜绝类似事故再次发生。

1 事故发生经过

2012-11-22T13:33:24，某电厂监控系统显示“2号机组励磁调节器综合限制动作”、“2号机组励磁欠励动作”、“2号机组调速器重锤事故停机”、“2号机组调速器事故停机”、“2号机组调速器紧急事故停机”。

13:33:25，该监控系统显示“2号机组励磁调节器告警”、“2号机组电流Ia1330动作”、“2号机组电流Ib1350动作”、“2号机组电流Ic1333动作”、“公用系统故障录波装置启动”。

13:33:30，该监控系统显示“2号机组电气事故”、“2号机组调速器机柜事故停机”、“2号机组后备保护动作”、“2号机组调速器重锤事故停机”、“2号机组调速器事故停机”、“2号机组调速器紧急事故停机”。

2 检查处理过程

(1) 对2号机组励磁调节器进行检查，发现调节器A套报“欠励动作”、“UF不平衡”告警。

(2) 更换模拟量采样板，零起升压试验后，励磁调节器切换为“B套为主套”运行12 h，A套仍然报“欠励动作”、“UF不平衡”告警。更换主板，在同样条件下运行48 h，上述故障没有报出。

(3) 对更换了模拟量采样板、主板后的励磁调节器A套进行了小电流试验(调节器参数未做任何更改，补偿角度为-7°)。由小电流试验结果以及调节器信息量窗口的检测数据可知，更换后的主板正常，控制脉冲发出与回读正常。

(4) 分析2路PT(电压互感器)电压输入波形发现，机组在空载状态时，增加滤波板前，由励磁变采样过来的PT电压输入波形谐波较大，波峰波谷畸变较严重，畸变范围为5 %～8 %。此时调节器及界面采样值波动较大，影响采样的准确性。正弦波在接近最高点时有很大的畸变毛刺，因此调节器采样得到的三相电压会出现不平衡现象(UF不平衡告警原因)，采样所得到的电压量也会出现错误。当增加滤波板后，PT波形为光滑平稳的正弦波，波峰波谷无谐波，可知增加滤波板后波形改善很大。

机组在空载状态时，由励磁调节器增加滤波板后的PT电压输入采样结果可知， 增加滤波板后调节器界面采样值跳动较小，基本维持平衡，说明增加滤波板后调节器采样的准确性有很大提高。观察其他窗口信息量，如机端测频、同步测频、机端相序、同步相序以及各脉冲回读均正确。排除PT电压输入其他采样引起的告警。

更换2号机组励磁调节器模拟量采样板、CPU主板后，将2号机组投入使用，复位报警信号，机组励磁系统正常运行至今。

3 故障原因分析

查阅励磁调节器录波波形图可知，事故发生时，机端电压突然上升到106 V、再降到103 V左右，励磁电流由81 %下降到30 %左右，导致无功大幅下降，由7 Mvar下降到-26 Mvar，定子电流因机组进相运行而大幅上升。引起这一系列反应的最根本原因是励磁调节器采样得到的机端电压变大。由于机端电压采样一直高于电压给定值，励磁调节器一直减磁，最终导致机组进相失磁，保护跳机。

检查2号机组模拟量采样板、CPU主板，发现电路板上有一定积尘，且励磁调节器柜内亦有较为严重的积灰。

分析2号机组无功摆动，励磁调节器模拟量采样板损坏的原因如下：

(1) 2号机组励磁调节屏装设在操作层，运行环境差、空间小、环境灰尘大(机组大修，机械设备打磨灰尘大)，造成电子元件工作不稳定；

(2) 励磁PT电压波形谐波较大，波峰波谷畸变较严重，畸变范围为5 %～8 %;

(3) 2，3号机组励磁调节器已运行9年，超出电子元件使用寿命，故障逐渐显现。

4 预防措施

(1) 在操作层装设小空调，通过空调制冷及时调整机旁设备运行温度，减小屏内设备积尘，改善控制屏柜运行环境。

(2) 增加励磁PT电压输入滤波板，改善机组励磁PT电压输入端波形。

(3) 结合实际，将1～3号机组励磁调节器(运行年限已达9年)列入技术改造项目，提高设备运行的可靠性。