论文部分内容阅读
摘要：某发电厂2号机组参与机组协调控制的三块有功功率变送器由于受到励磁涌流的干扰，导致采集的机组实发功率突降，机组协调被切除，进而引起机组负荷大幅波动。本文详细介绍了引起2号机组功率突降的原因、查找故障的经过以及通过此次事件今后应注意的事项以及预防措施。
关键词：励磁涌流；协调；变送器；负荷；波动；
1.前 言
众所周知，电力变压器在空载合闸投入电网时，由于变压器铁芯磁通的饱和及铁芯材料的非线性特征，会产生幅值相当大的励磁涌流，由此可能导致变压器差动保护误动作，同时造成绕组变形，从而减少变压器的寿命。励磁涌流中含有多个谐波成份及直流分量，这将会降低电力系统供电质量，同时涌流中的高次谐波对连接到电力系统中的敏感电力电子器件有极强的破坏作用。本文介绍了一起由于参与机组协调控制的有功功率变送器受到变压器空载合闸时产生的励磁涌流的干扰而发生机组负荷大幅波动的事件，提出了防止此类事件的再次发生应该采取的防范措施。
2.事件经过
2013年10月21日19：28分，某发电厂2号机组负荷414MW，协调控制方式。运行人员监盘发现2号机组协调被切除，定子负序电流由70A突增至1843A后回落，2号主变出口电压由513kV降至506kV，汽机1、2号主调门由55%突增至100%后突降至28%，机组负荷大幅波动，最低降至310MW，最高涨至500MW。运行人员手动将锅炉主控切至手动，稳定煤量，待机组各项参数稳定后投入机组协调系统，2号机组恢复正常运行。
3.原因分析
接到运行人员通知后，继保和热工专业人员对所属设备进行了详细的检查，热工人员发现导致2号机组协调被切除的原因是由于参与机组协调控制的发电机三个有功功率变送器输出送至DEH的实际负荷值与机组负荷指令（AGC指令）偏差大于50MW所致。事故发生前，机组正常运行时的实际负荷为414MW，突然下降至329MW，而机组AGC指令一直维持413MW，实际负荷与负荷指令相差84MW，达到机组切除协调的定值50MW，机组协调被切除，协调控制方式由“1”变为“0”。机组协调切除后，机组负荷持续大幅波动，直至运行人员把锅炉主控切至手动方式后，机组负荷才逐渐趋于稳定。
通过2号机组实际负荷、协调控制方式和锅炉主控控制方式变化曲线认真分析后，专业人员确定造成此次2号机组负荷大幅波动的直接原因是由于参与机组协调控制的发电机三块有功功率变送器的输出值突降所致。专业人员对其它机组检查后还发现，在2号机组发生负荷突降的同时，1、4号机组（3号机大修，处于停机状态）的实际负荷也发生了突变，但是幅度较小，未达到切除机组协调的定值（50MW），所以很快机组负荷稳定下来，对机组未造成大的影响，而且各台机组的定子负序电流、主变高压侧电压均发生了突变。因为3台机组均受到了不同程度的干扰，由此可以判断此次事件是由于电网的原因所致，通过询问省电力公司调度值班人员和对侧变电站的值班人员后得知对侧变电站（距离某发电厂大概40km）值班人员当时正在对其所管辖的一台主变进行空载合闸操作，因此继保专业人员初步判断此次异常事件与变压器空载合闸的励磁涌流有关。
4.原因确定
2号机组参与协调控制的发电机三块有功功率变送器是由浙江涵普生产的FPW-201型双路输出的变送器，经和浙江涵普技术人员沟通后得知，此种型号的变送器无滤波功能，此次出现的这种异常情况的根本原因就是由于励磁涌流中的谐波干扰所致，并提供了FPW-201型功率变送器在实验室加入各次谐波后的试验数据，如下表4-1所示：
表4-1中的试验数据是在FPW-201型三相三线有功功率变送器电压回路加入100V电压、电流回路加入5A电流，功率因数为1.0，频率为50HZ的情况下叠加20%各次谐波的条件下所得，变送器的输出端串入一个250Ω的高精度标准电阻。从试验数据中可以看出，当功率变送器的电压或电流回路中叠加各次谐波后，相对于基波来说，变送器的输出值及标准表的测量值均会有上升或下降，但变送器输出值与标准表测量值比对，此时误差未超过变送器的等级指数，也就是说在谐波干扰的情况下，变送器反应的是基波和各次谐波的叠加量，此时变送器本身并未超差，但是由于谐波的干扰，变送器的输出将降低或升高，从表4-1试验数据中可以看出，若受到三次谐波的干扰，变送器的输出将升高；若受到五次谐波或七次谐波的干扰，变送器的输出将降低。因此可以确定2号机组此次出现的功率突降异常现象就是由于参与机组协调控制的三块有功功率变送器受到了变压器空载合闸时励磁涌流中五次谐波或七次谐波的干扰所致，而1、4号机受谐波干扰较小，故对其影响较小。
继保专业人员从机组故障录波器记录的波形中也查出2号机组发生负荷突降时，发电机定子电流中五次谐波最大达到了0.97kA，谐波含量达到了8%，七次谐波最大也达到了0.90kA， 谐波含量达到了7.5%。
此外，对于机组协调切除后负荷持续大幅波动的现象，热工专业人员也查明了原因：2号机组协调方式由于实际负荷值与AGC指令偏差大于50MW原因切除后，汽机和锅炉主控仍然在自动方式，相当于还是在协调方式运行。汽机处于调功模式，但功率调节PID被短路不起作用，负荷指令直接加到机主控站，炉主控PID被切换，切至机PID2，接受功率运算输出，实际上机和炉都处于调功模式，因此产生运算错误，导致机组负荷持续大幅波动。
5.预防措施
针对此次2号机组发生的由于励磁涌流的原因导致机组负荷大幅波动的异常事件，热工和继保专业人员制定了周密的防范措施：
1、热工专业对机组协调系统的逻辑进行优化：机组协调运行方式下由于功率偏差等原因切除后，汽机和锅炉主控仍然在自动方式，出现控制混乱，所以将协调切除信号作为锅炉主控切手动条件。当协调切除后，直接进入机跟随模式，这样既可以便于锅爐稳压，又能防止机组负荷大幅波动。
2、继保专业对参与机组协调控制的有功功率变送器的二次回路进行优化，在电流电压接入功率变送器之前加装滤波装置，防止励磁涌流影响功率变送器的性能，造成变送器的输出突降或突增。
3、对国内和国外的有功功率变送器是否有滤波功能进行调研，找到合适的替代品对现有的变送器进行更换，保证机组的安全稳定运行。
6.结束语
励磁涌流对电力系统的危害性很大，不仅会使保护装置误动作，同时涌流中的高次谐波对连接到电力系统中的敏感电力电子器件有极强的破坏作用，通常大家都比较重视在继电保护方面对励磁涌流的抑制措施，而忽视了励磁涌流对测量回路及其它回路的影响，比如本文中励磁涌流对机组协调控制系统的影响也很大，所以励磁涌流对继电保护之外的影响也应该引起大家的足够重视。
【参考文献】
[1]郭文涛. 一起发电机组过负荷的原因分析及防范措施.水电站机电技术，2011年12月，34卷第06期：37～39
[2]郝治国，张保会，诸云龙，顾丕骥.变压器空载合闸励磁涌流抑制技术研究.高压电器，2005年4月，41卷第2期：81～84
作者简介：韩涌（1981—），女，汉族，湖北天门人，高级工程师，大学本科学历，工作于江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司，长期从事于电气二次专业的相关工作。
关键词：励磁涌流；协调；变送器；负荷；波动；
1.前 言
众所周知，电力变压器在空载合闸投入电网时，由于变压器铁芯磁通的饱和及铁芯材料的非线性特征，会产生幅值相当大的励磁涌流，由此可能导致变压器差动保护误动作，同时造成绕组变形，从而减少变压器的寿命。励磁涌流中含有多个谐波成份及直流分量，这将会降低电力系统供电质量，同时涌流中的高次谐波对连接到电力系统中的敏感电力电子器件有极强的破坏作用。本文介绍了一起由于参与机组协调控制的有功功率变送器受到变压器空载合闸时产生的励磁涌流的干扰而发生机组负荷大幅波动的事件，提出了防止此类事件的再次发生应该采取的防范措施。
2.事件经过
2013年10月21日19：28分，某发电厂2号机组负荷414MW，协调控制方式。运行人员监盘发现2号机组协调被切除，定子负序电流由70A突增至1843A后回落，2号主变出口电压由513kV降至506kV，汽机1、2号主调门由55%突增至100%后突降至28%，机组负荷大幅波动，最低降至310MW，最高涨至500MW。运行人员手动将锅炉主控切至手动，稳定煤量，待机组各项参数稳定后投入机组协调系统，2号机组恢复正常运行。
3.原因分析
接到运行人员通知后，继保和热工专业人员对所属设备进行了详细的检查，热工人员发现导致2号机组协调被切除的原因是由于参与机组协调控制的发电机三个有功功率变送器输出送至DEH的实际负荷值与机组负荷指令（AGC指令）偏差大于50MW所致。事故发生前，机组正常运行时的实际负荷为414MW，突然下降至329MW，而机组AGC指令一直维持413MW，实际负荷与负荷指令相差84MW，达到机组切除协调的定值50MW，机组协调被切除，协调控制方式由“1”变为“0”。机组协调切除后，机组负荷持续大幅波动，直至运行人员把锅炉主控切至手动方式后，机组负荷才逐渐趋于稳定。
通过2号机组实际负荷、协调控制方式和锅炉主控控制方式变化曲线认真分析后，专业人员确定造成此次2号机组负荷大幅波动的直接原因是由于参与机组协调控制的发电机三块有功功率变送器的输出值突降所致。专业人员对其它机组检查后还发现，在2号机组发生负荷突降的同时，1、4号机组（3号机大修，处于停机状态）的实际负荷也发生了突变，但是幅度较小，未达到切除机组协调的定值（50MW），所以很快机组负荷稳定下来，对机组未造成大的影响，而且各台机组的定子负序电流、主变高压侧电压均发生了突变。因为3台机组均受到了不同程度的干扰，由此可以判断此次事件是由于电网的原因所致，通过询问省电力公司调度值班人员和对侧变电站的值班人员后得知对侧变电站（距离某发电厂大概40km）值班人员当时正在对其所管辖的一台主变进行空载合闸操作，因此继保专业人员初步判断此次异常事件与变压器空载合闸的励磁涌流有关。
4.原因确定
2号机组参与协调控制的发电机三块有功功率变送器是由浙江涵普生产的FPW-201型双路输出的变送器，经和浙江涵普技术人员沟通后得知，此种型号的变送器无滤波功能，此次出现的这种异常情况的根本原因就是由于励磁涌流中的谐波干扰所致，并提供了FPW-201型功率变送器在实验室加入各次谐波后的试验数据，如下表4-1所示：
表4-1中的试验数据是在FPW-201型三相三线有功功率变送器电压回路加入100V电压、电流回路加入5A电流，功率因数为1.0，频率为50HZ的情况下叠加20%各次谐波的条件下所得，变送器的输出端串入一个250Ω的高精度标准电阻。从试验数据中可以看出，当功率变送器的电压或电流回路中叠加各次谐波后，相对于基波来说，变送器的输出值及标准表的测量值均会有上升或下降，但变送器输出值与标准表测量值比对，此时误差未超过变送器的等级指数，也就是说在谐波干扰的情况下，变送器反应的是基波和各次谐波的叠加量，此时变送器本身并未超差，但是由于谐波的干扰，变送器的输出将降低或升高，从表4-1试验数据中可以看出，若受到三次谐波的干扰，变送器的输出将升高；若受到五次谐波或七次谐波的干扰，变送器的输出将降低。因此可以确定2号机组此次出现的功率突降异常现象就是由于参与机组协调控制的三块有功功率变送器受到了变压器空载合闸时励磁涌流中五次谐波或七次谐波的干扰所致，而1、4号机受谐波干扰较小，故对其影响较小。
继保专业人员从机组故障录波器记录的波形中也查出2号机组发生负荷突降时，发电机定子电流中五次谐波最大达到了0.97kA，谐波含量达到了8%，七次谐波最大也达到了0.90kA， 谐波含量达到了7.5%。
此外，对于机组协调切除后负荷持续大幅波动的现象，热工专业人员也查明了原因：2号机组协调方式由于实际负荷值与AGC指令偏差大于50MW原因切除后，汽机和锅炉主控仍然在自动方式，相当于还是在协调方式运行。汽机处于调功模式，但功率调节PID被短路不起作用，负荷指令直接加到机主控站，炉主控PID被切换，切至机PID2，接受功率运算输出，实际上机和炉都处于调功模式，因此产生运算错误，导致机组负荷持续大幅波动。
5.预防措施
针对此次2号机组发生的由于励磁涌流的原因导致机组负荷大幅波动的异常事件，热工和继保专业人员制定了周密的防范措施：
1、热工专业对机组协调系统的逻辑进行优化：机组协调运行方式下由于功率偏差等原因切除后，汽机和锅炉主控仍然在自动方式，出现控制混乱，所以将协调切除信号作为锅炉主控切手动条件。当协调切除后，直接进入机跟随模式，这样既可以便于锅爐稳压，又能防止机组负荷大幅波动。
2、继保专业对参与机组协调控制的有功功率变送器的二次回路进行优化，在电流电压接入功率变送器之前加装滤波装置，防止励磁涌流影响功率变送器的性能，造成变送器的输出突降或突增。
3、对国内和国外的有功功率变送器是否有滤波功能进行调研，找到合适的替代品对现有的变送器进行更换，保证机组的安全稳定运行。
6.结束语
励磁涌流对电力系统的危害性很大，不仅会使保护装置误动作，同时涌流中的高次谐波对连接到电力系统中的敏感电力电子器件有极强的破坏作用，通常大家都比较重视在继电保护方面对励磁涌流的抑制措施，而忽视了励磁涌流对测量回路及其它回路的影响，比如本文中励磁涌流对机组协调控制系统的影响也很大，所以励磁涌流对继电保护之外的影响也应该引起大家的足够重视。
【参考文献】
[1]郭文涛. 一起发电机组过负荷的原因分析及防范措施.水电站机电技术，2011年12月，34卷第06期：37～39
[2]郝治国，张保会，诸云龙，顾丕骥.变压器空载合闸励磁涌流抑制技术研究.高压电器，2005年4月，41卷第2期：81～84
作者简介：韩涌（1981—），女，汉族，湖北天门人，高级工程师，大学本科学历，工作于江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司，长期从事于电气二次专业的相关工作。