大型機(jī)組電氣功率擾動(dòng)的實(shí)例分析.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除機(jī)組電氣功率擾動(dòng)的實(shí)例分析在機(jī)組的運(yùn)行中，由于各種擾動(dòng)的存在，電氣功率的波動(dòng)時(shí)常發(fā)生，如何正確分析處理各類異常，準(zhǔn)確判斷勵(lì)磁系統(tǒng)是否存在故障，采取何種措施來(lái)解決，是實(shí)際中遇到的一大難題。在通常的認(rèn)識(shí)中，機(jī)組有功的波動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)有關(guān)，無(wú)功的波動(dòng)與勵(lì)磁調(diào)節(jié)器有關(guān)。但隨著PSS（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）的廣泛投運(yùn)，有功的波動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁輸出的波動(dòng)，機(jī)組的電氣功率擾動(dòng)往往伴隨著有功、無(wú)功的同時(shí)變化，如何定位異常發(fā)生的原因，本文舉出一些實(shí)例做出分析。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器本身故障引起的功率擾動(dòng)一、 臺(tái)山電廠3號(hào)機(jī)無(wú)功波動(dòng)2008年2月9日，臺(tái)山電廠3號(hào)機(jī)在春節(jié)停機(jī)重新并網(wǎng)后，出現(xiàn)了無(wú)功波動(dòng)的情況，波動(dòng)的幅度最大達(dá)50Mvar，發(fā)生的時(shí)間無(wú)明顯規(guī)律，間隔約數(shù)分鐘不等。勵(lì)磁系統(tǒng)通道運(yùn)行，通道備用，與以前運(yùn)行方式相同，本次停機(jī)未對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行任何檢修工作，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器無(wú)任何故障和報(bào)警信息。2月10日應(yīng)臺(tái)山電廠的要求，廣東電科院派人到現(xiàn)場(chǎng)協(xié)助進(jìn)行故障分析處理。2月10日下午，和電廠的技術(shù)人員研究分析了有關(guān)情況并提出了檢查方案。1、根據(jù)電廠提供的DCS數(shù)據(jù)波形來(lái)看，盡管其數(shù)據(jù)記錄的采樣頻率較低，還是可以初步判斷3號(hào)機(jī)勵(lì)磁電壓的波動(dòng)領(lǐng)先于機(jī)端電壓、無(wú)功的波動(dòng)，即無(wú)功的波動(dòng)主要是勵(lì)磁系統(tǒng)而不是500kV系統(tǒng)引起的。且3號(hào)機(jī)無(wú)功波動(dòng)期間，向電網(wǎng)方面了解系統(tǒng)無(wú)異常，綜合判斷可以排除系統(tǒng)擾動(dòng)的影響。2、在2月10日上午，3號(hào)機(jī)運(yùn)行通道（通道）切換為手動(dòng)方式（恒勵(lì)磁電流模式）運(yùn)行了約30分鐘，勵(lì)磁電壓及無(wú)功未出現(xiàn)異常波動(dòng)，由于勵(lì)磁系統(tǒng)不應(yīng)長(zhǎng)期在手動(dòng)方式運(yùn)行，切換回自動(dòng)方式后，波動(dòng)依然存在。根據(jù)此現(xiàn)象可以判斷勵(lì)磁系統(tǒng)的脈沖觸發(fā)及整流環(huán)節(jié)工作正常，否則手動(dòng)方式也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。故障集中在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的自動(dòng)電壓控制環(huán)上。3、臺(tái)山電廠3號(hào)機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器為ABB生產(chǎn)的UNITROL 5000，其自動(dòng)電壓控制環(huán)除了以發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓作為反饋控制量外，還疊加了以有功作為輸入的PSS，以無(wú)功電流作為輸入的調(diào)差。檢查3號(hào)機(jī)的參數(shù)表，重點(diǎn)是與上述控制環(huán)節(jié)相關(guān)的參數(shù)未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。4、排除以上原因后，波動(dòng)的出現(xiàn)很可能與上述控制量的檢測(cè)環(huán)節(jié)或電壓疊加點(diǎn)有干擾進(jìn)入有關(guān)，據(jù)此制訂了進(jìn)一步的檢查方案：首先進(jìn)行通道切換，如果是機(jī)端電壓檢測(cè)的問(wèn)題，兩個(gè)調(diào)節(jié)通道同時(shí)故障的概率很小，應(yīng)能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；如果故障仍不能排除，再依次進(jìn)行退出PSS，退出調(diào)差的檢查。由于DCS數(shù)據(jù)波形采樣頻率低，為了準(zhǔn)確分析，檢查時(shí)利用勵(lì)磁調(diào)節(jié)器調(diào)試工具記錄內(nèi)部數(shù)據(jù)，利用故障錄波記錄外部數(shù)據(jù)。2月11日，按照方案在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)3號(hào)機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行了檢查，情況如下：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通道的運(yùn)行情況：圖1所示為通道的內(nèi)部數(shù)據(jù)錄波圖，可見在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)各有關(guān)量的紋波波動(dòng)幅度均較大。圖2、3、4為記錄的通道運(yùn)行期間發(fā)生的幾次波動(dòng)情況，從這些數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)波動(dòng)剛發(fā)生時(shí)，調(diào)節(jié)器內(nèi)部數(shù)據(jù)的機(jī)端電壓均為向上的突變，而控制電壓、勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流均為向下的突變，趨勢(shì)相反。根據(jù)這種現(xiàn)象可以判斷，應(yīng)首先是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的機(jī)端電壓檢測(cè)出現(xiàn)了波動(dòng)，從而導(dǎo)致了勵(lì)磁輸出的波動(dòng)，正常時(shí)，機(jī)端電壓不會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)如此波動(dòng)，問(wèn)題應(yīng)存在于機(jī)端電壓檢測(cè)環(huán)節(jié)。如果是電壓疊加點(diǎn)竄入了干擾信號(hào)，勵(lì)磁輸出的波動(dòng)將導(dǎo)致機(jī)端電壓同方向的波動(dòng)，從內(nèi)部錄波數(shù)據(jù)可以排除這一點(diǎn)。切換到調(diào)節(jié)器通道后的運(yùn)行情況：圖5為切換到通道運(yùn)行后的通道內(nèi)部數(shù)據(jù)錄波，可以看到切換后，通道檢測(cè)到的勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流的波動(dòng)明顯減小，但機(jī)端電壓、控制電壓的紋波依然明顯。圖6顯示此時(shí)通道仍然出現(xiàn)了機(jī)端電壓檢測(cè)的波動(dòng)。圖6為切換到通道運(yùn)行后的通道內(nèi)部數(shù)據(jù)錄波，可以看到各有關(guān)量均很平穩(wěn)，進(jìn)一步判定通道的機(jī)端電壓檢測(cè)環(huán)節(jié)存在問(wèn)題。檢查處理情況：?jiǎn)栴}出在通道的機(jī)端電壓檢測(cè)環(huán)節(jié)，于是首先對(duì)外回路進(jìn)行了檢查。電廠檢修人員對(duì)通道使用的PT在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器端子排上進(jìn)行了測(cè)量，發(fā)現(xiàn)C相電壓偏低1伏多，而且有波動(dòng)，在就地端子箱上檢查也如此，判斷為PT一次保險(xiǎn)接觸不良，需進(jìn)一步處理。3號(hào)機(jī)最終用通道運(yùn)行（通道使用的是勵(lì)磁專用PT，也應(yīng)作為主調(diào)節(jié)器運(yùn)行），通道備用。圖1 通道運(yùn)行錄波圖（自上而下各線意義：機(jī)端電壓-黑色，內(nèi)部控制電壓-綠色，勵(lì)磁電流-紅色，通道運(yùn)行狀況-青色，勵(lì)磁電壓-粉紅，無(wú)功-藍(lán)色）圖2 通道運(yùn)行中波動(dòng)情況錄波圖之一圖3 通道運(yùn)行中波動(dòng)情況錄波圖之二圖4 通道運(yùn)行中波動(dòng)情況錄波圖之三圖5 切換到通道運(yùn)行后通道的內(nèi)部數(shù)據(jù)錄波圖6 切換到通道運(yùn)行后通道的內(nèi)部數(shù)據(jù)波動(dòng)圖7 切換到通道運(yùn)行后通道的內(nèi)部數(shù)據(jù)錄波二、金灣發(fā)電廠4機(jī)組無(wú)功波動(dòng)無(wú)獨(dú)有偶，2008年11月18日，金灣電廠#4機(jī)組無(wú)功波動(dòng)頻繁，大概幾分鐘就有10MVar以上的變化?；谕瑯拥姆治?，我們建議電廠進(jìn)行了同樣的檢驗(yàn)，確認(rèn)異常通道對(duì)應(yīng)的PT二次回路電壓三相不平衡，在端子排緊固后，故障消失。三、連州電廠2號(hào)機(jī)功率波動(dòng)連州電廠2號(hào)機(jī)2008年10月8日正常運(yùn)行時(shí)，在PSS投運(yùn)的情況下發(fā)生大幅功率波動(dòng)；10月25日準(zhǔn)備停機(jī)減負(fù)荷過(guò)程中已退出PSS的情況下，同樣發(fā)生大幅功率波動(dòng)。 根據(jù)電廠方面提供的兩次功率波動(dòng)時(shí)的故障錄波圖分析，可以發(fā)現(xiàn)兩次故障時(shí)，勵(lì)磁變高壓側(cè)A、C兩相的電流波形與正常整流狀態(tài)的波形發(fā)生了很大變化，而且兩次故障記錄的波形變化情況一致：故障開始于對(duì)應(yīng)勵(lì)磁變高壓側(cè)+A、-C相時(shí)刻（由于勵(lì)磁變的連接方式及CT極性的關(guān)系，并不一定對(duì)應(yīng)勵(lì)磁變低壓側(cè)所接整流橋的+A、-C）導(dǎo)通向下一步換相時(shí)，A、C兩相的電流波形顯示換相不成功，第一階段故障維持了200毫秒，然后似乎是觸發(fā)信號(hào)重新啟動(dòng)，但波形仍然不正常；第二階段故障維持了500毫秒，當(dāng)直流分量衰減接近0時(shí)，波形才逐步恢復(fù)正常。整流橋正常工作時(shí)，上、下橋各有一支可控硅導(dǎo)通，僅在換相期間有短暫的相間短路；根據(jù)波形看換相不成功導(dǎo)致上橋或下橋同時(shí)有兩支可控硅導(dǎo)通，且此相間短路持續(xù)了較長(zhǎng)的時(shí)間（總共700毫秒），A、C兩相的電流中出現(xiàn)的直流分量也證明了這一點(diǎn)。 由于整流橋發(fā)生了相間短路，因此勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流在此期間是下降的，機(jī)組出現(xiàn)進(jìn)相；當(dāng)700毫秒觸發(fā)換相恢復(fù)正常后，由于正常的調(diào)節(jié)作用，勵(lì)磁電壓又增大直至機(jī)端電壓恢復(fù)正常。調(diào)節(jié)的過(guò)程引起有功、無(wú)功的波動(dòng)。從以上的分析可知，連州電廠2號(hào)機(jī)的功率波動(dòng)與PSS無(wú)關(guān)，故障的查找應(yīng)集中在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器本身。11月初，會(huì)同廠家對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行了全面檢查，分析判斷無(wú)功波動(dòng)原因?yàn)樗查g干擾導(dǎo)致勵(lì)磁輸出中斷而引起有功、無(wú)功的波動(dòng)，并非PSS功能本身問(wèn)題，但干擾源尚未查清來(lái)源，經(jīng)專題會(huì)決定在雙套CPU板增加抗干擾電容，并適當(dāng)調(diào)高工作電源電壓，抑制來(lái)自電源干擾可能引起的調(diào)節(jié)器復(fù)位；處理后投入2發(fā)電機(jī)勵(lì)磁PSS功能，至今運(yùn)行正常。（附錄波圖：自上而下依次為勵(lì)磁變高壓側(cè)A、C相電流、勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流）此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流系統(tǒng)擾動(dòng)引起的功率波動(dòng)一、系統(tǒng)低頻振蕩動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性較差的機(jī)組，容易出現(xiàn)系統(tǒng)有功低頻振蕩，機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)此時(shí)是穩(wěn)定的。2005年9月20日臺(tái)山電廠1號(hào)發(fā)電機(jī)的PSS試驗(yàn)過(guò)程中，在PSS退出，運(yùn)行和試驗(yàn)人員均無(wú)任何操作或試驗(yàn)，機(jī)組處于正常運(yùn)行狀況（有功功率為595MW，無(wú)功功率接近0MVar），突然發(fā)生了有功功率低頻自發(fā)振蕩，波形如上所示。整個(gè)過(guò)程持續(xù)了約37秒，其中前4周發(fā)散，到第5周開始收斂，一共持續(xù)了十幾周才漸漸平息。振蕩的有功功率峰峰值達(dá)41MW，為額定有功功率的6.8%，振蕩頻率約為0.9Hz。該振蕩頻率與我們之前在計(jì)算報(bào)告中得到的0.94Hz強(qiáng)相關(guān)區(qū)間低頻振蕩頻率十分接近。解決的措施就是投入PSS，提高機(jī)組動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。二、系統(tǒng)變壓器充電引起的功率波動(dòng) 2006年11月28日，珠江電廠4臺(tái)機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在11月28日展能電廠空載投入#1主變時(shí)的錄波第一次合閘時(shí)沖擊較小第二次合閘時(shí)數(shù)據(jù)如下：定子電壓（單位：%）最小值/最大值電壓給定（單位：%）最小值/最大值轉(zhuǎn)子電流（單位：%）最小值/最大值觸發(fā)角度（單位：度）最小值/最大值有功功率（單位：MW）最小值/最大值無(wú)功功率（單位：MVar）最小值/最大值定子電流（單位：%）最小值/最大值同步頻率（單位：HZ）最小值/最大值#197.9/98.998.8/98.871.4/76.578.3/82.3316.6/337.392.5/126.997.1/10149.6/49.7#297.4/98.598.3/98.368.7/72.180.3/82.6309/322.163/103.592.9/95.749.7/49.7#397.8/98.898.9/98.976.4/8280.5/84.9283.4/296.868.9/10185.4/8949.9/50#497.8/98.898.6/98.675.6/79.179.8/82.1268.4/280.679.5/104.782.1/85.349.9/50珠江#1機(jī)珠江#2機(jī)珠江#3機(jī)珠江#4機(jī)與PSS有關(guān)的功率波動(dòng)一、PSS反調(diào)引起的機(jī)組功率波動(dòng)對(duì)于單純采用電功率信號(hào)的PSS1A模型，在原動(dòng)機(jī)功率變化時(shí)PSS輸出會(huì)出現(xiàn)反方向的變化，即反調(diào)。反調(diào)的大小主要與原動(dòng)機(jī)的功率變化速率有關(guān)。按有關(guān)試驗(yàn)導(dǎo)則：反調(diào)引起的“無(wú)功功率變化量小于30%額定無(wú)功功率，機(jī)端電壓變化量小于3%5%額定電壓?！睘楹细?。如不合格，可采取的措施：1）采用加速功率型的PSS；2）采用轉(zhuǎn)速型PSS；3）增減原動(dòng)機(jī)出力操作時(shí)短時(shí)閉鎖PSS輸出；4）減少隔直環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)；5）減少PSS增益；6）減少原動(dòng)機(jī)出力調(diào)整幅度和速度（臨時(shí)措施）。連州電廠#2機(jī)反調(diào)現(xiàn)象分析2008年4月4日12:00左右，連州電廠#2機(jī)無(wú)功出現(xiàn)波動(dòng)，錄波圖如下。根據(jù)DCS錄波圖分析2號(hào)機(jī)無(wú)功功率波動(dòng)的激勵(lì)因素來(lái)自于發(fā)電機(jī)調(diào)門變化引起的有功功率調(diào)整（，正是由于PSS-1A模型把原動(dòng)機(jī)的波動(dòng)當(dāng)作是負(fù)荷波動(dòng)處理，并參與附加控制，才出現(xiàn)了“反調(diào)”現(xiàn)象?！胺凑{(diào)”的大小與調(diào)門的動(dòng)作速率、有功功率的變化速率有關(guān)，為此在當(dāng)初進(jìn)行PSS整定試驗(yàn)時(shí)，曾經(jīng)要求通過(guò)快關(guān)調(diào)門來(lái)使得有功功率達(dá)到運(yùn)行中可能出現(xiàn)的最大變化速率，以檢驗(yàn)“反調(diào)”大小和確定PSS參數(shù)，當(dāng)20秒減小有功4MW時(shí)，無(wú)功增加約23Mvar，這與無(wú)功在-10到+40Mvar間變化的幅度基本吻合，后者的有功功率變化應(yīng)該超過(guò)了試驗(yàn)時(shí)的最大變化率。在增減負(fù)荷的過(guò)程中，由于調(diào)門的調(diào)整，“反調(diào)”現(xiàn)象仍然存在，當(dāng)有功穩(wěn)定后，無(wú)功也會(huì)隨之恢復(fù)穩(wěn)定。為了減小較低頻率下的“反調(diào)”，建議將PSS的隔直時(shí)間常數(shù)Tw=6調(diào)整為Tw=2，其它參數(shù)不變。為了根本上解決“反調(diào)”現(xiàn)象，建議采用加速功率作為輸入的PSS-2A模型。修改參數(shù)后，反調(diào)現(xiàn)象有了很大的改善，在連州#1、茂名#6上也對(duì)隔之時(shí)間常數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化以減小反調(diào)的影響。二、調(diào)速系統(tǒng)故障引起的機(jī)組功率波動(dòng)當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)故障引起原動(dòng)機(jī)功率波動(dòng)，由于PSS的反調(diào)也會(huì)相應(yīng)引起無(wú)功的波動(dòng)，而運(yùn)行人員往往主觀認(rèn)為無(wú)功既然有波動(dòng)一定是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器有問(wèn)題，尤其是PSS有問(wèn)題，讓電氣人員蒙受不白之冤。從PSS的原理可以看出，即使PSS有反調(diào)，其起因也是由于有功的波動(dòng)造成的，首先應(yīng)該檢查的就是調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)是否平滑順暢。臺(tái)山電廠#4機(jī)功率波動(dòng)分析2008年8月7日以來(lái)，臺(tái)山4號(hào)機(jī)組自，在有功功率470MW530MW的范圍內(nèi)，多次出現(xiàn)有功、無(wú)功的瞬間波動(dòng)現(xiàn)象。運(yùn)行部門歸因于電氣故障，電氣二次主要采取如下措施：1）8月14日對(duì)4號(hào)發(fā)電機(jī)機(jī)端PT電壓進(jìn)行檢查、測(cè)量，PT二次電壓穩(wěn)定無(wú)大幅波動(dòng)；2）8月15日上午，將勵(lì)磁調(diào)節(jié)器從當(dāng)前的通道一切換至通道二，有功、無(wú)功的變化與先前相同；3）8月15日晚上，經(jīng)中調(diào)同意，退出4號(hào)機(jī)組PSS功能，截至8月20日，機(jī)組有功波動(dòng)仍然存在，無(wú)功波動(dòng)現(xiàn)象消失。我們與電廠在8月20日召開專題分析會(huì)，電科院有電氣與熱工專業(yè)的專家參加，通過(guò)電氣專業(yè)的分析，經(jīng)與會(huì)人員的廣泛討論，確認(rèn)機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)存在問(wèn)題。