发电机励磁系统事故分析案例

目录

正常调节有功功率引起机组解列的事故分析 (2)

低负荷下PSS引起发电机有功功率震荡的问题分析 (4)

错误参数引发励磁调节器误强励导致机柜烧毁的事故 (6)

过励限制动作后无功调节速度过慢导致发电机过负荷跳闸 (9)

雷击引起双PT故障导致发电机误强励故障 (11)

无功调差参数设置不一致切换导致发电机误强励故障 (13)

调节装置软件死机引起发电机误强励故障 (15)

发电机停机过程中励磁调节器误强励故障 (17)

调节装置主机板故障引起失磁故障 (19)

脉冲电源故障引起发电机失磁故障 (21)

中间继电器异常导致励磁误判断引起失磁故障 (23)

双套调节装置故障引起发电机失磁故障 (26)

正常调节有功功率引起机组解列的事故分析

事故现象

国内某电厂#2机（300MW）2007年3月8日7：24分，由于#2机锅炉爆管，运行人员减负荷，#2机汽机打闸，按主控紧急停机按钮，跳主开关，发电机低频保护动作，跳励磁，机组停机。

在7.23.58.190－7.23.59.500时间之间，时间间隔1.31秒，负荷从321.6MW减至199.5MW（见附图1），随后出现发电机超压（见附图2）。

图1 因事故突降发电机有功功率 图2 发电机有功功率降低过程中出现过电压

事故分析

由于励磁调节器的电力系统稳定器模块采用PSS-1A型，可以判断发电机出现超压是典型PSS“反调”现象，根据PSS-1A型的动作原理，发电机有功功率向下变化时，PSS输出会增加励磁电流。当发电机汽机打闸后，有功负荷从321.6MW陡降至199.5MW，励磁调节装置电力系统稳定器（PSS）输出由零急剧上升至上限幅值（10%额

定机端电压），作用于励磁系统，致使发电机励磁电流上升，发电机出现超压（发电机电压由21.4KV上升至23.5KV），约23秒后，发电机电压恢复正常，期间发电机电压最大达到1.12倍的额定电压。

事故处理及反措

从事故过程及原因分析来看，#2发电机励磁调节调节器有如下几点可以改进，以避免类似事故再次发生：

1、从事故过程分析，由于发电机电压增加达10%额定电压，10%

是由PSS输出限幅决定的，目前相关标准规定，国内PSS输

出限幅在5%~10%额定电压，可以将PSS输出限幅调整至5%

额定电压，以保证出现类似事故时，发电机电压最大增量为

5%额定电压，避免发变组低频保护动作停机。

2、在事故发生过程中，励磁调节装置的过激磁限制没有动作，

工程应用中励磁调节装置的过激磁限制曲线要与发变组保护

过激磁（低频）保护曲线配合，本次事故中，如果励磁调节

装置过激磁限制正确动作，就能在发电机超压后很快将电压

调节至正常值，可以避免发变组低频保护动作停机，有必要

检查励磁调节装置过激磁限制是否完善。

1、PSS-1A的模型存在“反调”问题，解决办法有两种。其一采

取在快速加减负荷时闭锁 PSS 输出，使 PSS 自动退出运行

的方法解决，目前这在电力系统不推荐；其二是将电力系统

稳定器的 PSS-1A模型改为 PSS-2A 模型。

低负荷下PSS引起发电机有功功率震荡的问题分析事故现象

国内某电厂330MW机组完成励磁系统动态试验、电力系统稳定器试验、厂用电快切、发电机进相等电气试验。根据调度要求开始降低有功负荷。当负荷降至135MW时，有功功率开始波动，并呈现发散振荡的趋势，15秒内有功功率振荡幅度已增加到±10MW，见下图。此时发电机主汽门、调门没有运行调节，将PSS功能退出，有功功率振荡立即平息。

事故分析

从事故现象分析，在发电机负荷降至135MW时，励磁调节器附加控制功能电力系统稳定器（PSS）输出错误的调节信号，导致发电机有功功率出现扩散性振荡。

从PSS试验过程及结果分析，PSS相位补偿参数没有问题，且在发电机额定有功负载时，PSS输出稳定，发电机运行稳定，这说明当

发电机有功负荷变化后，PSS出现不应有的不稳定因素。

由于PSS采用PSS-2A模型，在模型中有转速输入环节，而发电机组具有本机固有振荡频率，频率为1.5Hz左右，当负荷降至135MW 时，励磁调节器PSS-2A的转速测量可能放大了本机振荡，再经过调节器调节后，和本机振荡形成共振，产生了PSS波动，从而导致发电机有功功率出现扩散性振荡。

通过以上分析，可以假设是PSS-2A中转速环节的测量错误是事故的原因，为验证分析的正确性，将PSS-2A中的转速环节闭环（KS3=0，Tw2=0），发电机有功功率振荡很快消失。由于本机振荡是不可消除，而PSS的相位补偿参数及放大倍数是合适的，而且励磁厂家以技术保密原因，无法提供转速测量的方法，因此无法通过修改参数来消除共振，只有将PSS模型由PSS-2A改为PSS-1A。

事故处理及反措：

1、将PSS模型由PSS-2A型改为PSS-1A型，并进行了试验验证，

暂时消除了发电机低负荷下有功功率振荡诱发系统振荡的隐

患。

2、事故处理应该是临时性措施，既然励磁产品在转速测量上有

问题，建议电厂要求励磁生产厂家进行技术改进，尽快将PSS

模型改为原来设计的PSS-2A模型，提高PSS抗“反调”能力。

错误参数引发励磁调节器误强励导致机柜烧毁的事故事故现象

国内某电厂做完电力系统稳定器试验后，励磁系统发生跳闸，跳闸后发生的事故使励磁系统遭到严重损坏：

励磁调节柜内通道1和通道2控制板件严重损坏；

#1整流柜后部遭到严重破坏，整流桥负极所有熔断器熔断，整流桥内控制电路板全板损坏，在其他整流柜中熔断器熔断；

位于#1整流柜左后方的交流母线的末端可以看到最严重的燃弧痕迹。

交流进线柜中既没有发现任何损伤，柜内所有元件状况良好。

灭磁柜柜体遭到严重损坏，右侧所有元件均被电弧破坏，磁场断路器的灭弧栅之间可见严重的电弧爆炸痕迹，主触头已开断，未见任何异常损伤，灭弧室内的灭弧栅板之间出现很多球状金属熔化物，在触头和灭弧室上方发现融化金属的迹象。磁场断路器的灭弧室遭遇了巨大的冲击。

事故分析

由于两个通道励磁调节装置CPU板全部损坏，内部保留的故障记录及录波数据无法恢复，因此只能根据现场事故后现象分析事故发生的原因。

根据设备损坏的严重程序，们可以设想磁场断路器内曾出现异乎寻常的长时间燃弧，灭磁柜内空气发生电离，电离空气游离到#1机