发电机并网升压时定子电流突升的原因分析
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发电机励磁系统零起升压试验时的异常及处理发布时间:2023-02-27T03:06:26.074Z 来源:《当代电力文化》2022年10月19期作者:王雪峰[导读] 发电机零起升压的目的是检查设备有无故障点。
它不像全压冲击那样很快地就加了全压,而是慢慢地使电压升高,这样一旦有故障那么定子电流就有反映,以便可以迅速把电压降下来,减少对设备的损坏,并进行相关调整,保证机组的安全运行。
王雪峰中国神华能源股份有限公司胜利发电厂内蒙古锡林浩特 026000摘要:发电机零起升压的目的是检查设备有无故障点。
它不像全压冲击那样很快地就加了全压,而是慢慢地使电压升高,这样一旦有故障那么定子电流就有反映,以便可以迅速把电压降下来,减少对设备的损坏,并进行相关调整,保证机组的安全运行。
本文探析了发电机组在进行励磁系统零起升压试验时遇到的一些问题,并阐述了处理方法。
关键词:发电机;励磁系统;零起升压;异常;处理前言:发电机新投入或经历过检修后,其内部接线、励磁系统等可能会有所改变,使其运行参数或多或少可能会到影响,其绝缘方面也可能会受到影响因此需要对发动机组进行零起升压实验,此项试验能够检测发电机的安全性能及了解到升压试验中的各种参数变化,并可以对照设计数据,方便发现其中的问题,以做出合理的调整,保证发电机组的正常运行。
所以为了保证新投入的发电机或发电机检修后能够安全可靠的投入生产,避免出现发电机相关部位失去控制或相关设备出现故障,导致电气联动机组无法正常工作的情况,必须先进行相关的并网前测试。
本文探析了在进行零起升压测试时遇到的汽轮机超速以及发电机励磁问题的分析及处理。
一、汽轮机超速现象及处理汽轮机超速事故多是由于汽轮机的本身缺陷或是调速保护系统出现问题造成的安全事故,多与不规范的运行操作和维护操作有直接的关系。
汽轮机超速现象主要表现有:①汽轮机组的振动加剧,声音不正常;②汽轮机的转速或频率值过大;③汽轮功率值为零;④汽轮负荷值以及调节级压力表无显示;⑤汽轮机组中的保安器动作值过大等。
电机运行中三相电流波动频繁的原因
1. 电源电压不稳定:当电源电压波动或供电质量较差时,电机的三相电流也会随之波动。
这可能是由于电网负载变化、电力供应不足或电源线路故障等原因导致的。
2. 负载变化:电机所驱动的负载如果频繁变化,例如负载突然增加或减少,会导致电机的电流波动。
这种情况在机械设备启动、停止或工作过程中负载变化较大时较为常见。
3. 电机故障:电机本身的故障也可能导致三相电流波动频繁。
例如,绕组短路、绕组断路、转子偏心、轴承损坏等问题都可能引起电流不稳定。
4. 控制器问题:如果电机配备了控制器,如变频器、调速器等,那么控制器的故障或不适当的参数设置也可能导致电流波动。
控制器的故障可能包括电子元件失效、控制算法错误或通信故障等。
5. 供电线路问题:供电线路的接触不良、导线老化、电缆过长或电缆截面积不足等问题都可能导致电压降和电流波动。
6. 环境因素:恶劣的环境条件,如高温、潮湿、粉尘等,可能对电机和供电系统产生影响,导致电流波动。
要解决电机运行中三相电流波动频繁的问题,可以采取以下措施:
1. 检查电源电压稳定性,确保供电质量良好。
2. 评估负载变化情况,尽量减少负载的突变。
3. 定期进行电机维护和检查,及时发现并修复潜在故障。
4. 检查控制器的参数设置和工作状态,确保其正常运行。
5. 检查供电线路,确保接触良好、导线正常。
6. 改善电机运行环境,保持环境清洁、干燥。
如果问题仍然存在,建议请专业电气工程师进行详细的故障排查和修复。
发电机常见事故及处理1、发电机温度异常正常运行时,发电机定子线圈层间任一点最高温度与最低温度之差或任一槽出水最高温度与各槽最低出水温度之差均应在5℃以内。
若线圈层间任一点最高温度与层间平均温度之差达8℃,或任一槽出水最高温度与各槽最低出水温度之差达8℃时,应及时分析、查明温度异常升高的原因,并加强监视,必要时可降低负荷运行。
下列情况,在排除测量装置故障后,应立即降低负荷,使温度不超过上限值。
综合比较负荷水平、各点出水温度、线圈层间温度等,如判断发电机内部确有严重故障,为避免发生重大事故,应立即解列停机,通知检修人员处理。
1.线圈层间任一点最高温度与层间最低温度之差达14℃。
2.任一槽出水最高温度与各槽最低出水温度之差达12℃。
3.线圈层间任一点温度超过120℃。
4.任一槽出水温度超过85℃。
5.任一点铁芯温度超过120℃时。
当发电机有关温度发生异常时,还应检查:(1)发电机定子三相电流是否平衡,是否超过允许值,功率因数是否在正常范围内。
(2)发电机水冷、氢冷系统冷却条件是否改变,若有异常,应设法恢复正常运行。
通知热工人员立即检查测温装置、测温元件是否完好。
(3)结合线圈层间温度及相应的出水温度进行综合分析,判断发电机定子线圈水回路是否有堵塞现象。
(4)发电机温度的任何突然改变、不稳定,或继续增加都说明情况异常,并且是内部有问题的一个信号,因此要求加强监视、分析,记录有关数据,必要时应采取有效手段来保证发电机的安全运行。
2、发电机定子接地现象(1)“发电机定子接地”保护报警。
(2)发电机可能跳闸。
原因定子线圈漏水或者渗水造成绝缘下降;引出线运行中产生的震荡,导致绝缘受损;机内结露导致接地;轴瓦漏油,导致绝缘下降;主变低压侧绕组或高压厂变高压侧绕组单相接地时等。
处理(1)若“发电机定子接地”伴随“发电机内有油水”先后报警,则应将发电机紧急停机。
(2)定子接地保护发信尚未跳闸时,应立即对主变低压侧、高厂变高压侧、封闭母线、发电机出口PT、励磁变压器进行外观检查,联系检修人员对发电机中性点配电变压器二次电压、出口PT二次电压进行测量。
发电机定子变形原因分析及改造方案摘要:发电机定子是电机的静止部分,其主要由机座、定子铁芯、定子绕组、端盖等部分组成。
对发电机转子所形成的旋转磁场进行切割并产生电势就是定子的作用。
本文针对螺丝池水电厂发电机组定子运行中存在的异常情况,对发电机定子铁芯变形的原因进行分析,并提出了相应的改造方案。
关键词:发电机定子;变形;铁芯;短路一、基本概况:螺丝池水电厂是国网明珠集团有限责任公司下属骨干企业,枢纽工程由拦河坝、电站、船闸、升压场等组成,属坝后式电站。
工程始建于1987年10月,1991年3月11日首台机组并网发电,1992年1月25日竣工投产,总装机容量3×10.5MW,设计水头11.5m,设计年发电量1.8亿kW.h,年利用小时5726h,水库有效库容6250万m3,不完全日调节,正常蓄水水位337.70m,在水力梯度上紧接上游金华水电站。
二、机组设计参数:10.5MW水轮发电机组额定运行参数:1.发电机的型号:SF10.5—48—6400SF—水轮发电机 10.5—额定功率48—磁极个数 6400—定子铁芯外径2.主要参数3.水轮机型:ZZ560—LH—410ZZ—代表轴流转桨 560—代表比转速;LH—代表立轴混凝土涡壳 410—代表转轮标称直径410cm。
4.水轮机主要参数三、机组异常情况:1.异常情况统计2001年6月20日,3号发电机运行时,机组+Y与+X夹角间有异常声响,且随着负荷增加,声响越大。
2009年7月27日,3号发电机运行时,机组+Y与-X夹角间有异常声响,且随着负荷增加,声响越大。
2010年11月12日,2号水轮发电机组运行时,机组+X、-Y夹角方向有异常声响,且随着负荷增加,声响越大。
2.异常检查现象该电厂共安装了3台水轮发电机机组(东方电机厂制造),3台机组于1992年全部投产。
运行初期,机组运行状态良好,但在自2001年6月起,机组先后出现了电磁噪音明显增大等问题。
发电机突加电压保护动作原理分析通过对天津国华盘山发电有限责任公司(以下简称国华盘电公司)在做#1发电机短路试验时突加电压保护动作事件的原因及保护原理、逻辑进行分析,掌握它的动作条件,以便在运行中更好地应用。
主题词:发电机突加电压动作原理2005年4月,#1发电机做短路试验时突加电压保护动作,导致#1发电机掉闸。
1、引言发电机在停运或盘车过程中,由于出口断路器误合闸,发电机定子突然加电压,使发电机异步启动,它能给机组造成损伤,其主要危害有一下几点:1)系统三相工频电压突然加在机端,使同步发电机处于异步启动工况,在异步启动过程中,发电机定子绕组电流很大;由于转子与气隙同步旋转磁场有较大的滑差,转子本体长时间流过差频电流,转子有可能烧伤。
2)突然误合闸引起的转子急剧加速,由于润滑油压太低(尚未准备并网运行),也可能使轴瓦损坏。
3)在汽轮机不具备冲车条件时,转子突然加速,可能使汽轮机叶片断裂、损坏。
由此可见,发电机在盘车状态下误合闸是一种破坏性很大的故障。
在这种情况下,发电机配备的差动保护、定子接地保护等主保护不可能动作;只有在发电机升压后,出口断路器误合产生非同期并列时,发电机差动保护才能动作。
发电机配置的后备保护中逆功率保护、失磁保护、阻抗保护也可能动作,但时限较长,不能很好地对发电机组起到保护作用,因此国华盘电公司在2002年对#1机发变组保护进行了改造,选用美国GE公司产品,实现了保护配置双重化配置,增设了发电机突加电压保护,动作于发变组全停出口。
2、事件经过2005年4月1日,在#1发电机组检修工作接近尾声,机组启动后做发电机出口短路试验。
此时,#1发电机01负荷开关合入,#1主变高压侧封有一组短路线,01负荷开关控制电源SF1在断位,5012、5013开关检修。
发变组保护屏投入的保护有:1LPA(B)-发电机差动、负序、突加电压、电压制动过流、95%定子接地,16LPA(B)-工艺保护非电全停,15LPA(B)-过电压保护,6LPA(B)-主变差动、零序II段、500kV非全相,8LPA(B)-主变过激磁跳闸。
学习题1、电荷的性质答:电荷之间存在着相互作用力,同性电荷相互排斥,异性电荷相互吸引。
2、电场答:在带电体周围的空间存在着一种特殊物质,它对放在其中的任何电荷表现为力的作用,这一特殊物质叫做电场。
3、电阻,影响电阻的因素答:电流在导体内流动过程中,所受到的阻力叫做电阻,用R表示。
导体电阻与导体长度成正比,与异体截面积成反比,还与导体的材料有关,它们之间的关系可用下列公式表示:R=ρL/S。
4、串联电阻的特点答:①流过各电阻的电流相同。
②串联电阻上的点电压等于各电阻上的电压降之和。
③串联电阻的点电阻为各电阻之和。
并联电阻的特点①各并联电阻上的电压相同。
②并联电阻的点电流等于各并联电阻流过电流之和。
③并联电阻的等效电阻的倒数为各并联电阻的倒数之和。
5、电能答:电能是用来表示电场力在一段时间内所做的功用W表示W=pt W:电能(kw.h) p:电功率(w) t:时间(h)6、什么叫有功,什么叫无功?答:在交流电能的输、用过程中,用于转换成非电、磁形式(如光、热、机械能等)的那部分能量叫有功。
用于电路内电、磁场交换的那部分能量叫无功。
7、什么叫力率,力率的进相和迟相是怎么回事?答:交流电机制功率因数cosФ,也叫力率,是有功功率和视在功率的比值,即 cosФ=p/ s,在一定的额定电压和额定电流下,电机的功率因数越高,说明有功所占的比重越大。
同步发电机通常既发有功,也发无功,我们把既发有功,又发功的运行状态,称为力率迟相,或称为滞后,把送出有功,吸收无功的运行状态,称为力率进相,或称超前。
8、提高电网的功率因数有什么意义?答:在生产和生活中使用的电气设备大多属于感性负载,它们的功率因数较低,这样会导致发电设备容易不能完全充分利用且增加输电线路上的损耗,功率因数提高后,发电设备就可以少发无功负荷而多发送有功负荷,同时还可以减少发供电设备上的损耗,节约电能。
9、什么叫电流?电流的方向是怎样规定的?答:电流:是指在电场力的作用下,自由电子或离子所发生的有规则的运行称为电流。
发电机并网前励磁即有定子电流产生原因分析张永利张利文(山西大唐国际运城发电有限责任公司山西运城044602)摘要:发电机并网时参数监视是安全生产的基础,是运行人员的重要手段。
本文通过对发电机并网前定子出现电流进行分析,找出了励磁系统第二周期阶跃速度太快,导致变压器过激磁,发电机定子出现感性电流,并提出了防范措施,以供参考。
Generator parameter monitoring is the basis of safe production, is the important means of. This article through to the generator stator current which occurs before analysis, finds out the excitation system second cycle step speed too fast, causing transformer over-excitation, inductive current of generator stator appears, and proposed preventive measures, in order to offer reference.关键词:并网前过激磁谐波负序电流Before the grid Overexcitation Harmonic Negative sequence current1概述我公司发电机采用哈尔滨电机厂生产的QFSN-600-2YHG型三相交流隐极式同步发电机,发电机定子铁芯采用高导磁和低磁损耗的扇形绝缘硅钢片制造,定子线圈的绝缘采用云母F级的材料。
励磁系统为全静止可控硅机端自并励励磁方式,励磁变出来的交流电由自动电压调节器调整经可控硅整流为直流,通过电刷和滑环装置引入到转子绕组。
发电机励磁系统及控制系统包括:励磁变、发电机转子、可控硅整流器、自动励磁调节器及其相应的控制系统。
机组带线路零起升压过程中电压失控原因分析摘要:阐述了机组带线路零起升压过程,和升压过程中由于长线路之间及线路对地之间电容的存在,线路产生了容性电流,使得机端定子电流发生变化,影响了励磁系统电压控制,继而引起零起升压失控的原因分析及处理方法,总结了在励磁系统零起升压过程中的处理经验及应对措施。
关键词:零起升压;容性电流;定子电流;失控引言:糯扎渡水电站装有9台单机容量为650MW的水轮发电机组,电站装机容量为5850MW。
电站以发电为主,兼有防洪、灌溉、拦沙及航运等综合利用效益,系澜沧江中下游河段梯级开发的第五级电站和“龙头水库”。
电站主接线为:发电机与主变压器采用单元接线,发电机出口装设发电机断路器,发电电压母线采用离相封闭母线,500kV开关站采用4串4/3断路器接线,出线3回。
其中电站有糯普甲、乙、丙三条出线接至普洱换流站。
本文归纳的是糯扎渡电厂#8机组带500kV糯普丙线进行零起升压试验过程中电压失控的原因分析及处理方法。
一、机组带线路零起升压试验概况1.试验目的通过零起升压试验以发现和消除尚存在的缺陷和问题, 二次回路在升压过程中的正确性,考核设备在最高运行电压时的工作状况,保证整个新建系统能够安全、稳定地投入运行,防止全电压投入到故障线路上引起系统过大的冲击和稳定破坏,因此需进行零起升压试验。
2.机组带线路零起升压步骤本次#8机组带线路零起升压过程采用自并励手动调节方式进行,并在下列电压点停留进行检查。
1)零起升压前确认发电机的强行励磁、发电机失磁保护、线路开关的自动重合闸等均应停用,被升压的所有设备均应有完善的继电保护;2)检查#8机组灭磁开关已合上;3)检查#8主变技术供水、主变冷却水系统已投入自动;4)检查糯普丙线普洱换流站侧开关已断开;5)合上50426、50036、50416、50431、50432、5043(见图1);6)#8机组自动开机,将#8机组开启至空转状态;7)检查#8发电机出口刀闸8086自动合闸成功,并确认;8)无压合上#8发电机组出口开关808,并确认;9)解除#8机组励磁并网信号;10)将#8机组励磁调节器切至现地手动调节方式,将励磁调节方式切至“电流闭环”控制;11)手动起励,快速增加励磁电流,将机端电压升至额定电压的10%,并保持10分钟;12)检查#8机组、18kV母线、#8主变一、二次系统、500kV开关及线路无异常;13)检查#8主变冷却水系统运行正常;14)检查计算机监控系统、继电保护系统、励磁系统、调速器系统、PMU装置、故障录播装置PT运行正常,无短路接地,并记录电压和相位;15)继续将机端电压缓慢升压至100%UGN,当机端电压上升至25%UGN、50%UGN、75%UGN、100%UGN,停留10~25分钟,检查#8机组、18kV母线、#8主变一、二次系统、500kV开关及线路无异常,检查计算机监控系统、继电保护系统、励磁系统、调速器系统、PMU装置、故障录波装置PT运行正常,无短路接地,并记录电压和相位;16)试验时,在#8机组灭磁开关派专人守候,如有异常,立即跳灭磁开关;17)试验结束,将#8机组励磁控制模式切换至“电压闭环”和远方控制模式。
发电机并网升压时定子电流突升的原因分析李振军【摘要】介绍了某电厂220MW机组在发电机并网升压时出现三相定子电流突升的异常现象,初步分析了电流突升原因.指出完成变压器直流电阻试验后,变压器铁芯存在严重的剩磁是引起定子电流突升的主要原因,并从理论上进行了探讨,最后提出了相应的解决办法.【期刊名称】《电力安全技术》【年(卷),期】2019(021)006【总页数】4页(P28-31)【关键词】并网升压;定子电流;电流突升【作者】李振军【作者单位】神华国能秦皇岛发电有限责任公司,河北秦皇岛066003【正文语种】中文【中图分类】TM3110 引言在发电机并网进行升压操作时,监视发电机定子电压、空载励磁电流、三相定子电流的变化,是保证机组安全的重要工作。
在升压过程中,定子电压与空载励磁电流的变化趋势应符合发电机的空载励磁关系,且三相定子电流不应出现较大的指示。
如出现空载励磁关系不对应或定子电流指示异常时,应立即停止升压,查明原因,防止因设备隐患或故障造成设备损坏。
1 机组概况某电厂发电机为哈尔滨电机厂制造的QFSN-220-2型汽轮发电机,1992年投运,2006年进行增容改造。
额定容量258 MVA,额定有功功率220 MW,额定无功功率136 Mvar,额定电压15 750 V,额定电流9 488 A,额定励磁电压462 V,额定励磁电流1 884 A,空载励磁电流670 A,冷却方式为水氢氢,定子接线方式为双星型,定子线圈的绝缘为B级的材料。
发电机采用三级励磁,由同轴交流励磁机和永磁机经静止半导体整流后供给发电机励磁。
其中,副励磁机发出的500 Hz电流经GEC-332型微机励磁调节器后供给主励磁机转子磁场绕组,主励磁机定子绕组产生的100 Hz交流电经静止半导体整流后供给发电机转子磁场绕组,以供给发电机励磁。
发电机并网升压操作采用自动励磁方式,正常运行为自动励磁方式。
主变、高厂变均由保定天威集团变压器有限公司制造,主变型号为SFP7-264000/220,高厂变型号为SFF7—31500/15。
发变组电量保护采用双重化配置,保护A,B 2柜相互独立,保护A,B柜提供发电机变压器单元所需要的全部电量保护。
A,B柜采用南京南瑞集团公司生产的PCS-985B发电机变压器成套保护装置,2套发变组保护各自所用的电压量、电流量来自不同的PT和CT,主保护、后备保护共用一组CT,出口对应不同的跳闸线圈。
保护C柜为非电量保护,采用南京南瑞集团公司的PCS-974A-G非电量保护装置,集成了变压器的非电量保护、非全相保护及断路器失灵起动等功能。
发变组采取单元接线方式,发电机定子引出线通过分相封闭母线与主变、高厂变相连,中间不设断路器,接线方式如图1所示。
2 事件经过2018-06-06,1号发电机C级检修后,机组按电网调度命令启动。
05:45,1号机组升速至额定转速定速。
06:10,检查各参数及设备正常,合上灭磁开关MK及励磁调节器AK,BK开关,发变组控制盘各表计指示正常,准备升压。
06:20,1号发电机采用自动启励升压方式开始升压(参数设定为20 s发电机升压至95 %额定电压),发电机开始零起升压。
图1 发电机-变压器组一次接线06:21:11,发电机定子电压升至9.49 kV,B,C相定子电流开始有指示,具体数值如表1所示。
表1 发电机升压各阶段定子电流变化值 kA时间 A相电流 B相电流 C相电流定子电压高厂变电流06:21:11 0.01 0.19 0.16 9.49 0 06:21:12 0.01 0.62 0.51 11.02 0 06:21:13 0.19 0.97 0.99 12.48 0 06:21:14 0.49 1.18 1.38 13.88 0 06:21:15 0.49 1.11 1.38 14.80 0 06:21:16 0.33 0.72 0.87 14.95 0 06:21:17 0.24 0.470.56 14.95 0 06:21:22 0.07 0.13 0.12 14.95 006:21:14,发电机定子电压升至13.88 kV,三相定子电流均有指示且不平衡,定子电流达到最大,发变组控制盘发出“发变组保护A柜报警”“发变组保护B柜报警”光字牌,持续约5 s消失。
06:21:16,发电机定子电压升至14.95 kV,三相定子电流开始下降。
06:21:22,三相定子电流指示为正常值。
将发电机灭磁后,检查发电机、主变压器、高厂变、开关、引出线等相关一次系统未见异常,对发变组电压、电流测量回路及励磁调节系统检查均未发现异常。
再次零起升压,发变组控制盘各表计指示正常,三相定子电流未有明显异常指示。
07:08,发电机并网成功。
3 原因查找与判断3.1 初步判断定子电流在升压过程中突然增大,又逐步下降,持续时间大约11 s。
此后,发变组系统所有表计指示正常,各参数稳定。
根据发电机定子电流突升现象,对发电机、主变压器、高厂变、主断路器、出口隔离开关、主变架空引出线、分相封闭母线等一次系统进行外观检查,未见明显短路、接地等异常现象,对发变组电压、电流测量回路及励磁调节系统检查均未发现异常。
在以往升压操作时,此异常现象从未出现。
升压结束后,三相定子电流恢复至正常值,三相定子电压指示正确且平衡,空载励磁关系正确。
对发变组相关一次系统进行检查无异常后,可以初步判断一次系统各设备不存在短路接地故障。
发电机电流、电压变化速率以及相位关系不符合短路故障的基本特征,可以排除金属性短路故障的可能。
这也是故障时决定再次零起升压的原因。
3.2 定子电流产生真实性分析由发变组故障录波器和PMU装置的录波图的曲线来看,三相定子电流的变化与观察到的现象相匹配,同时有功率表约有20 MW的指示,汽轮机转速约下降了9转。
由此可见,三相定子电流是真实存在的,并产生了电磁转矩。
3.3 继电保护装置报警分析检查发变组保护报警情况,06:21:12,保护A,B柜分别发“主变差动差流越限”“发变组差动差流越限”告警。
2套发变组保护所发“主变差动差流越限”“发变组差动差流越限”告警为正确动作。
这是因为主变差动差流和发变组差动差流均刚好达到10 % Ie差流越限告警定值,且不受二次谐波闭锁;“主变差动”和“发变组差动”定值为50 % Ie,远未达到,且受二次谐波闭锁,即当二次谐波含量达到基波的15 %时,将闭锁差动保护。
由此可以得到以下结论:(1) 因2套发变组保护均未发“发电机差动差流越限”告警,且发电机中性点侧和机端侧各相电流基本一致,可以排除故障点在发电机内部的可能;(2) 因2套发变组保护均未发“高厂变差动差流越限”告警,且高厂变高压侧没有电流,可以排除故障点在高厂变高压套管CT以下范围的可能;(3) 因2套发变组保护“定子接地”均未动作,检查故障录波器发电机零序电压、主变高压侧电流未见异常升高,可以排除发变组系统发生接地故障和故障点在发电机封母内的可能。
从保护装置的报警情况分析,可以基本锁定故障点在主变范围内。
4 原因分析经过对故障录波器与保护装置的分析判断,基本确定引起定子电流突升的原因在主变,需要对主变进行重点分析。
4.1 变压器是否存在内部故障因反应变压器内部故障的瓦斯保护没有动作,且该日09:00和14:00对主变油样进行气体色谱分析的结果未见异常,与机组并网前分析数据基本一致。
这说明变压器内部不存在故障。
4.2 变压器剩磁是电流突升的原因如果变压器的励磁涌流波形有很大成分的非周期分量,往往使涌流偏于时间轴的一侧;包含有大量高次谐波,且以二次谐波为主;涌流波形之间出现间断。
经过对这次定子电流谐波分量录波图的分析,发现在发电机升压时突变电流波形中,二次谐波含量达到基波的79.7 %,即谐波分量中二次谐波所占比重甚大,完全符合变压器激磁电流的主要谐波分量为二次谐波的特点。
由此分析,定子电流应为主变压器的激磁电流。
发电机三相定子电压正常且基本平衡,发电机三相定子电流波形非常有规律,且在升压过程中呈现电流幅值逐渐变小规律。
纵观以上现象,符合发变组变压器过激磁现象,发电机的定子电流此时为主变激磁电流,所以变压器过激磁是发电机定子电流表出现异常指示的原因。
经对主变在检修期间的工作进行排查,认为测量主变绕组直流电阻后,变压器会发生磁化并产生剩磁,若没消除剩磁即启动机组,将造成发电机升压过程电流异常增大。
本次检修试验人员测量了3次直流电阻,特别是第2次测量过程中,出现了试验设备故障,中途试验终止,所以存在退磁不净的可能,从而判定剩磁是电流突升的原因。
4.3 变压器剩磁造成电流突升的理论依据由于变压器铁芯为磁性材料,对变压器进行施加直流电压的直流电阻测试后都会产生剩磁,剩磁的多少取决于变压器绕组通过的直流电流强度和时间。
剩磁是铁磁材料的磁滞损耗表现,是铁磁材料将电能吸收后转化为磁能的结果。
也就是说,磁滞损耗是能量转换的结果,因此与输入的功率和时间有关,即变压器绕组上输入的直流电功率越大、时间越长,剩磁量就越大。
在等效电路中,变压器可以看作是一个非线性电感。
当外加电压时,外加电压会在变压器铁芯内部产生磁通,当变压器有剩磁时,如果外加电压所产生的磁通和剩磁极性相同,则变压器内部的总磁通会叠加,且随着外加电压升高到额定值前某一点时造成铁芯饱和,导致变压器励磁电流激增,形成涌流。
主变压器做直流电阻测试后未去磁或去磁不彻底,使变压器铁芯中存在比较严重的剩磁,这种剩磁不会自动消失。
由于在发电机并网操作升压时,剩磁和发电机励磁叠加,导致铁芯励磁在磁场方向一致的半波饱和,另一半波不饱和,动态地改变等效电路电感参数,引起绕组电压跃变,从而造成变压器过激磁,使发电机定子出现了感性电流。
励磁涌流与铁芯饱和程度有关,变压器绕组中的励磁电流和磁通的关系由磁化特性所决定,铁芯越饱和,产生一定的磁通所需的励磁电流就愈大。
4.4 变压器剩磁消除方法探讨变压器剩磁的消除方法有直流法、施加交流法、发电机对主变进行零起升压等方法。
因该电厂现场缺少相应的消磁设备,且很多试验条件在现场难以具备,所以采用发电机对主变进行零起升压的方法进行消除剩磁。
发变组零起升压相当于在变压器低压侧施加了电源,使变压器铁芯内产生与原有剩磁方向相反的磁极,起到去除剩磁的作用。
变压器进行直流电阻测试后,机组并网前,将发电机维持在3 000 r/min,采用手动励磁给发变组零起升压的方法进行消除剩磁。
先缓慢升压至50 % Un,然后缓慢降至零;再缓慢升压至100 % Un后缓慢降至零。
每次调节以2.5 % Un为升降阶跃,在每个阶跃点稳定10 min。
判断消磁是否成功,应以校对发电机空载励磁关系正常为标准,这个过程可根据现场实际情况确定升降次数。