金灣電廠#4發(fā)電機(jī)無功功率波動(dòng)的分析處理

引言

電壓是衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)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(shè)備安全的基礎(chǔ),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(yùn)行的發(fā)電機(jī)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(jī)組無功功率的穩(wěn)定對(duì)于電力系統(tǒng)和廠內(nèi)用電負(fù)荷的安全有重要的意義。

發(fā)電機(jī)的運(yùn)行過程中,可能會(huì)出現(xiàn)發(fā)電機(jī)無功功率異常波動(dòng)的情況,發(fā)電廠的技術(shù)人員應(yīng)熟悉引起發(fā)電機(jī)無功功率波動(dòng)的原因,迅速對(duì)異常原因進(jìn)行排查并及時(shí)處理,以保證發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文對(duì)某電廠發(fā)生的一起發(fā)電機(jī)無功功率波動(dòng)異常事件進(jìn)行了分析,介紹其處理的過程,并總結(jié)了無功功率波動(dòng)時(shí)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(jī)容量為2×600Mw,升壓站等級(jí)為500kV,主接線采用3/2接線。勵(lì)磁系統(tǒng)為ABB的UNITRoL5000系統(tǒng),該系統(tǒng)有兩套相互獨(dú)立的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,每套勵(lì)磁調(diào)節(jié)器有獨(dú)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(shí)可以自動(dòng)切換到另一套調(diào)節(jié)器運(yùn)行。自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)(AVC)采用上?；莅补镜倪h(yuǎn)動(dòng)裝置與AVC軟件一體化的方案,AVC軟件的版本為UC365。

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

2可能導(dǎo)致無功功率波動(dòng)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(lì)磁調(diào)節(jié)器中的一個(gè)附加模塊,其作用是提供一個(gè)正的阻尼力矩分量,用于抑制系統(tǒng)的低頻功率振蕩。國(guó)內(nèi)應(yīng)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(dá)式如下:

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

由于轉(zhuǎn)速和加速功率測(cè)量困難,國(guó)內(nèi)一般采用有功功率通過計(jì)算變換得出轉(zhuǎn)速信號(hào)。在機(jī)組正常增、減負(fù)荷時(shí),由于加速功率等于零,Pss不會(huì)出現(xiàn)無功反調(diào)的現(xiàn)象。但是當(dāng)原動(dòng)機(jī)出力變化較大,APm≥APa,APe≥APa,有功Pss得到的信號(hào)遠(yuǎn)大于需要的信號(hào)APa,這時(shí)是有可能引起勵(lì)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(lì)磁系統(tǒng)正常是恒機(jī)端電壓控制的,它是以設(shè)定的機(jī)端電壓為目標(biāo),自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流維持機(jī)端電壓的穩(wěn)定。AVC則是以升壓站母線電壓為控制目標(biāo),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(biāo)指令,AVC子站系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)指令,計(jì)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(biāo)值合理分配給每臺(tái)機(jī)組。AVC子站系統(tǒng)向勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)出增、減磁信號(hào),改變勵(lì)磁系統(tǒng)的電壓設(shè)定值,調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流,以實(shí)現(xiàn)母線電壓的控制。

AVC投入時(shí),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(dǎo)致AVC下發(fā)增、減磁指令異常,

從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)電壓發(fā)生波動(dòng) 。AVC投入時(shí)出現(xiàn)無功功率的波動(dòng) ,應(yīng)檢查無功波動(dòng)時(shí)AVC的無功調(diào)節(jié)目標(biāo)是否有波動(dòng)以及AVC是否有下發(fā)增 、減磁指令 , 從而判斷無功波動(dòng)是否由 AVC調(diào)節(jié)引起的 。對(duì)于AVC調(diào)節(jié)異常引起的無功功率波動(dòng) ,應(yīng)將AVC退出運(yùn)行 , 然后排查造成異常的原因 。應(yīng)重點(diǎn)檢查與無功調(diào)節(jié)相關(guān)的電壓測(cè)點(diǎn)顯示值是否正常 ,并實(shí)際測(cè)量采樣點(diǎn)的二次回路電壓是否有波動(dòng) 。經(jīng)排查與無功調(diào)節(jié)相關(guān)的二次回路無異常時(shí) ,再檢查AVC軟件參數(shù)配置是否正確 ,程序運(yùn)行是否正常 ,對(duì)于AVC軟件本身的問題可以聯(lián)系廠家人員進(jìn)行分析處理。

2.3 勵(lì)磁系統(tǒng)誤調(diào)節(jié)導(dǎo)致的波動(dòng)

勵(lì)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(jī)組的機(jī)端電壓受系統(tǒng)無功的影響 ,為了維持設(shè)定的機(jī)端電壓 ,勵(lì)磁系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的無功功率 。勵(lì)磁系統(tǒng)正常調(diào)節(jié)時(shí) ,無功功率變化一般比較平穩(wěn) ,不會(huì)出現(xiàn)反復(fù)波動(dòng)。造成勵(lì)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(dǎo)致的[4] ,容易出現(xiàn)問題的地方主要有以下幾個(gè)方面:

(1)發(fā)電機(jī)機(jī)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(jī)機(jī)端PT電壓二次電纜接線端子松動(dòng)。

(3)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁碳刷接觸不良或接觸電阻變大。

(4)勵(lì)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(dòng)分析處理過程

檢查歷史運(yùn)行曲線可知 ,發(fā)生無功波動(dòng)時(shí) ,#4機(jī)組的有功功率運(yùn)行平穩(wěn) ,無明顯的波動(dòng)現(xiàn)象 ,可以排除Pss反調(diào)的可能。檢查AVC的運(yùn)行歷史記錄 ,在發(fā)生無功波動(dòng)期間 ,#4機(jī)組的無功目標(biāo)平穩(wěn) ,沒有反復(fù)上下變動(dòng)的情況 ,AVC也沒有反復(fù)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(dòng)。

經(jīng)過分析 ,可以基本上確定是由于勵(lì)磁系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)引起的無功波動(dòng) 。將#4機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器由通道1手動(dòng)切換到通道2運(yùn)行 ,切換通道后的運(yùn)行曲線如圖2所示 ,可見#4機(jī)的無功功率恢復(fù)平穩(wěn) ,波動(dòng)現(xiàn)象消失 。對(duì)#4機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)通道1的電壓采樣回路進(jìn)行檢查 ,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器使用萬用表測(cè)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(jìn)出線側(cè)用螺絲刀擰緊 ,未發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)的現(xiàn)象。進(jìn)而對(duì)#4發(fā)電機(jī)出口PT端子箱進(jìn)行檢查 ,萬用表測(cè)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(jī)出口PT端子箱的出線側(cè) (至勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜)A相電壓接線端子有松動(dòng)現(xiàn)象,用螺絲刀擰緊后 ,在勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜重新測(cè)量通道1的發(fā)電機(jī) A相電壓為57.76 V , 電壓恢復(fù)正常。將#4機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器由通道2切換回通道1運(yùn)行 ,沒有出現(xiàn)無功來回波動(dòng)的現(xiàn)象 ,勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)恢復(fù)正常。

圖2 切換通道后機(jī)組運(yùn)行曲線

4 結(jié)語(yǔ)

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