金灣電廠#4發(fā)電機無功功率波動的分析處理

引言

電壓是衡量電能質(zhì)量的主要指標之一,電壓的穩(wěn)定是保證電力用戶安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量以及用電設備安全的基礎,而無功功率的平衡則是保證電壓質(zhì)量的基本條件。并網(wǎng)運行的發(fā)電機是系統(tǒng)重要的無功電源,其無功調(diào)節(jié)速率快、調(diào)節(jié)范圍廣,無功調(diào)節(jié)品質(zhì)好,維持發(fā)電機組無功功率的穩(wěn)定對于電力系統(tǒng)和廠內(nèi)用電負荷的安全有重要的意義。

發(fā)電機的運行過程中,可能會出現(xiàn)發(fā)電機無功功率異常波動的情況,發(fā)電廠的技術人員應熟悉引起發(fā)電機無功功率波動的原因,迅速對異常原因進行排查并及時處理,以保證發(fā)電機和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。本文對某電廠發(fā)生的一起發(fā)電機無功功率波動異常事件進行了分析,介紹其處理的過程,并總結(jié)了無功功率波動時的處理步驟。

1系統(tǒng)基本情況及事件現(xiàn)象

某火力發(fā)電廠裝機容量為2×600Mw,升壓站等級為500kV,主接線采用3/2接線。勵磁系統(tǒng)為ABB的UNITRoL5000系統(tǒng),該系統(tǒng)有兩套相互獨立的勵磁調(diào)節(jié)器,每套勵磁調(diào)節(jié)器有獨立的采樣處理單元和控制單元,其中一套調(diào)節(jié)器故障時可以自動切換到另一套調(diào)節(jié)器運行。自動電壓控制系統(tǒng)(AVC)采用上?；莅补镜倪h動裝置與AVC軟件一體化的方案,AVC軟件的版本為UC365。

某日兩臺機組同時運行時,#3機組有功功率329Mw,無功功率-28MVar,#4機組有功功率328Mw,無功功率-2MVar。05:34左右,#4機組無功功率發(fā)生較大波動,無功功率在一兩分鐘之內(nèi)在25~-18MVar之間來回波動,而同時期#3機組無功運行平穩(wěn),發(fā)生異常時的功率運行曲線如圖1所示。

2可能導致無功功率波動的因素

2.1電力系統(tǒng)穩(wěn)定器反調(diào)

電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(powersystemstablilizer,Pss)是勵磁調(diào)節(jié)器中的一個附加模塊,其作用是提供一個正的阻尼力矩分量,用于抑制系統(tǒng)的低頻功率振蕩。國內(nèi)應用最多的Pss模型為Pss2B模型,它是以加速功率偏差作為輸入量,其表達式如下:

式中,M為機組轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量:o0為系統(tǒng)基準角速度,314rad/s:w為發(fā)電機的軸角速度:Pe為發(fā)電機的電功率。

由于轉(zhuǎn)速和加速功率測量困難,國內(nèi)一般采用有功功率通過計算變換得出轉(zhuǎn)速信號。在機組正常增、減負荷時,由于加速功率等于零,Pss不會出現(xiàn)無功反調(diào)的現(xiàn)象。但是當原動機出力變化較大,APm≥APa,APe≥APa,有功Pss得到的信號遠大于需要的信號APa,這時是有可能引起勵磁電壓和無功功率大幅變化的反調(diào)現(xiàn)象。

2.2AVC調(diào)節(jié)異常

勵磁系統(tǒng)正常是恒機端電壓控制的,它是以設定的機端電壓為目標,自動調(diào)節(jié)勵磁電流維持機端電壓的穩(wěn)定。AVC則是以升壓站母線電壓為控制目標,電廠側(cè)AVC子站接收AVC主站系統(tǒng)下發(fā)的母線電壓目標指令,AVC子站系統(tǒng)根據(jù)目標指令,計算出全廠需要發(fā)出的無功功率,在充分考慮各種約束條件后,將無功功率目標值合理分配給每臺機組。AVC子站系統(tǒng)向勵磁系統(tǒng)發(fā)出增、減磁信號,改變勵磁系統(tǒng)的電壓設定值,調(diào)節(jié)勵磁電流,以實現(xiàn)母線電壓的控制。

AVC投入時,AVC電壓指令異常、電壓采樣回路異常、AVC程序異常等均有可能導致AVC下發(fā)增、減磁指令異常,

從而導致發(fā)電機電壓發(fā)生波動 。AVC投入時出現(xiàn)無功功率的波動 ,應檢查無功波動時AVC的無功調(diào)節(jié)目標是否有波動以及AVC是否有下發(fā)增 、減磁指令 , 從而判斷無功波動是否由 AVC調(diào)節(jié)引起的 。對于AVC調(diào)節(jié)異常引起的無功功率波動 ,應將AVC退出運行 , 然后排查造成異常的原因 。應重點檢查與無功調(diào)節(jié)相關的電壓測點顯示值是否正常 ,并實際測量采樣點的二次回路電壓是否有波動 。經(jīng)排查與無功調(diào)節(jié)相關的二次回路無異常時 ,再檢查AVC軟件參數(shù)配置是否正確 ,程序運行是否正常 ,對于AVC軟件本身的問題可以聯(lián)系廠家人員進行分析處理。

2.3 勵磁系統(tǒng)誤調(diào)節(jié)導致的波動

勵磁系統(tǒng)正常是閉環(huán)的恒基端電壓控制 , 并網(wǎng)發(fā)電機組的機端電壓受系統(tǒng)無功的影響 ,為了維持設定的機端電壓 ,勵磁系統(tǒng)會自動調(diào)節(jié)發(fā)電機組的無功功率 。勵磁系統(tǒng)正常調(diào)節(jié)時 ,無功功率變化一般比較平穩(wěn) ,不會出現(xiàn)反復波動。造成勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)異常的原因一般是電壓采樣回路出現(xiàn)故障導致的[4] ,容易出現(xiàn)問題的地方主要有以下幾個方面:

(1)發(fā)電機機端PT一次 、二次熔斷器發(fā)生慢熔或與壓指接觸不良。

(2)發(fā)電機機端PT電壓二次電纜接線端子松動。

(3)發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁碳刷接觸不良或接觸電阻變大。

(4)勵磁調(diào)節(jié)器MUB采樣板等故障造成采樣值發(fā)生異常。

3 無功波動分析處理過程

檢查歷史運行曲線可知 ,發(fā)生無功波動時 ,#4機組的有功功率運行平穩(wěn) ,無明顯的波動現(xiàn)象 ,可以排除Pss反調(diào)的可能。檢查AVC的運行歷史記錄 ,在發(fā)生無功波動期間 ,#4機組的無功目標平穩(wěn) ,沒有反復上下變動的情況 ,AVC也沒有反復下發(fā)增、減磁指令的記錄 ,可以排除是AVC調(diào)節(jié)引起的無功波動。

經(jīng)過分析 ,可以基本上確定是由于勵磁系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)引起的無功波動 。將#4機勵磁調(diào)節(jié)器由通道1手動切換到通道2運行 ,切換通道后的運行曲線如圖2所示 ,可見#4機的無功功率恢復平穩(wěn) ,波動現(xiàn)象消失 。對#4機勵磁系統(tǒng)通道1的電壓采樣回路進行檢查 ,勵磁調(diào)節(jié)器使用萬用表測量通道1的PT接線端子上的電壓 , 發(fā)現(xiàn)A相電壓為56 . 65 V , 而其他兩相為57.79 V左右 ,A相比其他兩相電壓低1 V多 。通道1 A相PT接線端子進出線側(cè)用螺絲刀擰緊 ,未發(fā)現(xiàn)有松動的現(xiàn)象。進而對#4發(fā)電機出口PT端子箱進行檢查 ,萬用表測量接線端子左右兩側(cè)三相均為57.83 V左右。但是檢查發(fā)現(xiàn)#4發(fā)電機出口PT端子箱的出線側(cè) (至勵磁調(diào)節(jié)柜)A相電壓接線端子有松動現(xiàn)象,用螺絲刀擰緊后 ,在勵磁調(diào)節(jié)柜重新測量通道1的發(fā)電機 A相電壓為57.76 V , 電壓恢復正常。將#4機勵磁調(diào)節(jié)器由通道2切換回通道1運行 ,沒有出現(xiàn)無功來回波動的現(xiàn)象 ,勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)恢復正常。

圖2 切換通道后機組運行曲線

4 結(jié)語

經(jīng)過對此次無功波動故障的分析處理 ,對無功波動故障的處理步驟進行了總結(jié) ,可以在此后遇到同樣的問題時進行快速的判斷處理 。對于AVC系統(tǒng)投入的情況下 ,主要處理步驟如下: (1)檢查當時的有功功率是否有波動現(xiàn)象 ,有則分析有功功率波動的原因 , 沒有則檢查AVC運行情況 。 (2)檢查AVC運行記錄 ,檢查無功目標是否正常 ,是否有頻繁下發(fā)增、減磁指令現(xiàn)象 ,有則進一步檢查AVC系統(tǒng) ,沒有則檢查勵磁系統(tǒng) 。 (3)對于雙通道勵磁系統(tǒng) ,首先將勵磁調(diào)節(jié)器切換到備用通道運行 ,觀察無功調(diào)節(jié)是否恢復正常 ,恢復正常則檢查原通道的測量回路 ,按照先檢查外部二次回路 ,再檢查勵磁系統(tǒng)內(nèi)部回路的原則進行檢查。