金湾电厂#4发电机无功功率波动的分析处理

引言

电压是衡量电能质量的主要指标之一,电压的稳定是保证电力用户安全生产、产品质量以及用电设备安全的基础,而无功功率的平衡则是保证电压质量的基本条件。并网运行的发电机是系统重要的无功电源,其无功调节速率快、调节范围广,无功调节品质好,维持发电机组无功功率的稳定对于电力系统和厂内用电负荷的安全有重要的意义。

发电机的运行过程中,可能会出现发电机无功功率异常波动的情况,发电厂的技术人员应熟悉引起发电机无功功率波动的原因,迅速对异常原因进行排查并及时处理,以保证发电机和系统的安全稳定运行。本文对某电厂发生的一起发电机无功功率波动异常事件进行了分析,介绍其处理的过程,并总结了无功功率波动时的处理步骤。

1系统基本情况及事件现象

某火力发电厂装机容量为2×600Mw,升压站等级为500kV,主接线采用3/2接线。励磁系统为ABB的UNITRoL5000系统,该系统有两套相互独立的励磁调节器,每套励磁调节器有独立的采样处理单元和控制单元,其中一套调节器故障时可以自动切换到另一套调节器运行。自动电压控制系统(AVC)采用上海惠安公司的远动装置与AVC软件一体化的方案,AVC软件的版本为UC365。

某日两台机组同时运行时,#3机组有功功率329Mw,无功功率-28MVar,#4机组有功功率328Mw,无功功率-2MVar。05:34左右,#4机组无功功率发生较大波动,无功功率在一两分钟之内在25~-18MVar之间来回波动,而同时期#3机组无功运行平稳,发生异常时的功率运行曲线如图1所示。

2可能导致无功功率波动的因素

2.1电力系统稳定器反调

电力系统稳定器(powersystemstablilizer,Pss)是励磁调节器中的一个附加模块,其作用是提供一个正的阻尼力矩分量,用于抑制系统的低频功率振荡。国内应用最多的Pss模型为Pss2B模型,它是以加速功率偏差作为输入量,其表达式如下:

式中,M为机组转子的转动惯量:o0为系统基准角速度,314rad/s:w为发电机的轴角速度:Pe为发电机的电功率。

由于转速和加速功率测量困难,国内一般采用有功功率通过计算变换得出转速信号。在机组正常增、减负荷时,由于加速功率等于零,Pss不会出现无功反调的现象。但是当原动机出力变化较大,APm≥APa,APe≥APa,有功Pss得到的信号远大于需要的信号APa,这时是有可能引起励磁电压和无功功率大幅变化的反调现象。

2.2AVC调节异常

励磁系统正常是恒机端电压控制的,它是以设定的机端电压为目标,自动调节励磁电流维持机端电压的稳定。AVC则是以升压站母线电压为控制目标,电厂侧AVC子站接收AVC主站系统下发的母线电压目标指令,AVC子站系统根据目标指令,计算出全厂需要发出的无功功率,在充分考虑各种约束条件后,将无功功率目标值合理分配给每台机组。AVC子站系统向励磁系统发出增、减磁信号,改变励磁系统的电压设定值,调节励磁电流,以实现母线电压的控制。

AVC投入时,AVC电压指令异常、电压采样回路异常、AVC程序异常等均有可能导致AVC下发增、减磁指令异常,

从而导致发电机电压发生波动 。AVC投入时出现无功功率的波动 ,应检查无功波动时AVC的无功调节目标是否有波动以及AVC是否有下发增 、减磁指令 , 从而判断无功波动是否由 AVC调节引起的 。对于AVC调节异常引起的无功功率波动 ,应将AVC退出运行 , 然后排查造成异常的原因 。应重点检查与无功调节相关的电压测点显示值是否正常 ,并实际测量采样点的二次回路电压是否有波动 。经排查与无功调节相关的二次回路无异常时 ,再检查AVC软件参数配置是否正确 ,程序运行是否正常 ,对于AVC软件本身的问题可以联系厂家人员进行分析处理。

2.3 励磁系统误调节导致的波动

励磁系统正常是闭环的恒基端电压控制 , 并网发电机组的机端电压受系统无功的影响 ,为了维持设定的机端电压 ,励磁系统会自动调节发电机组的无功功率 。励磁系统正常调节时 ,无功功率变化一般比较平稳 ,不会出现反复波动。造成励磁系统调节异常的原因一般是电压采样回路出现故障导致的[4] ,容易出现问题的地方主要有以下几个方面:

(1)发电机机端PT一次 、二次熔断器发生慢熔或与压指接触不良。

(2)发电机机端PT电压二次电缆接线端子松动。

(3)发电机转子励磁碳刷接触不良或接触电阻变大。

(4)励磁调节器MUB采样板等故障造成采样值发生异常。

3 无功波动分析处理过程

检查历史运行曲线可知 ,发生无功波动时 ,#4机组的有功功率运行平稳 ,无明显的波动现象 ,可以排除Pss反调的可能。检查AVC的运行历史记录 ,在发生无功波动期间 ,#4机组的无功目标平稳 ,没有反复上下变动的情况 ,AVC也没有反复下发增、减磁指令的记录 ,可以排除是AVC调节引起的无功波动。

经过分析 ,可以基本上确定是由于励磁系统自身调节引起的无功波动 。将#4机励磁调节器由通道1手动切换到通道2运行 ,切换通道后的运行曲线如图2所示 ,可见#4机的无功功率恢复平稳 ,波动现象消失 。对#4机励磁系统通道1的电压采样回路进行检查 ,励磁调节器使用万用表测量通道1的PT接线端子上的电压 , 发现A相电压为56 . 65 V , 而其他两相为57.79 V左右 ,A相比其他两相电压低1 V多 。通道1 A相PT接线端子进出线侧用螺丝刀拧紧 ,未发现有松动的现象。进而对#4发电机出口PT端子箱进行检查 ,万用表测量接线端子左右两侧三相均为57.83 V左右。但是检查发现#4发电机出口PT端子箱的出线侧 (至励磁调节柜)A相电压接线端子有松动现象,用螺丝刀拧紧后 ,在励磁调节柜重新测量通道1的发电机 A相电压为57.76 V , 电压恢复正常。将#4机励磁调节器由通道2切换回通道1运行 ,没有出现无功来回波动的现象 ,励磁系统调节恢复正常。

图2 切换通道后机组运行曲线

4 结语

经过对此次无功波动故障的分析处理 ,对无功波动故障的处理步骤进行了总结 ,可以在此后遇到同样的问题时进行快速的判断处理 。对于AVC系统投入的情况下 ,主要处理步骤如下: (1)检查当时的有功功率是否有波动现象 ,有则分析有功功率波动的原因 , 没有则检查AVC运行情况 。 (2)检查AVC运行记录 ,检查无功目标是否正常 ,是否有频繁下发增、减磁指令现象 ,有则进一步检查AVC系统 ,没有则检查励磁系统 。 (3)对于双通道励磁系统 ,首先将励磁调节器切换到备用通道运行 ,观察无功调节是否恢复正常 ,恢复正常则检查原通道的测量回路 ,按照先检查外部二次回路 ,再检查励磁系统内部回路的原则进行检查。