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【摘 要】 近年来，机组无功摆动引发的事故在励磁调节器运行事故中占据了较大的比重。本文介绍一起国内某电厂一台灯泡贯流式机组励磁无功摆动故障的基本情况，对故障原因进行了综合分析，并提出相应的防范措施。
【关键词】 励磁调节器;无功摆动;模拟量采样;波形畸变
引言：
励磁调节器是发电机机组重要组成部分，在现代电力系统中，励磁调节器已经由维持发电机机端电压恒定的目标发展到提高发电机静态稳定极限的要求上。近年来，机组无功摆动引发的事故在励磁调节器运行事故中占据了较大的比重。
2012年11月，国内某电厂就发生了一起因励磁调节器采样故障引起机组无功摆动故障，造成机组事故跳闸的事故，为了确保电力系统安全、可靠、连续运行，对这次事故进行分析，找出原因，杜绝类似事故发生。某电厂三台灯泡贯流式机组采用自并励励磁方式，励磁选用南瑞自动化有限公司生产的SAVR-2000微机励磁调节器。
一、事故发生经过及事故现象
2012年11月22日13：33：24监控系统显示“#2机组励磁调节器综合限制动作”、“#2机组励磁欠励动作”、“#2机组调速器重锤事故停机”、“#2机组调速器事故停机”、“#2机组调速器紧急事故停机”。
13：33：25监控系统显示“#2机组励磁调节器告警”、“#2机组电流Ia 1330动作”、“#2机组电流Ib 1350动作”、“#2机组电流Ic 1333动作”、“公用系统故障录波装置启动”。
13：33：30监控系统显示“#2机组电气事故”、“#2机组调速器机柜事故停机”、“#2机组后备保护动作”、“#2机组调速器重锤事故停机”、“#2机组调速器事故停机”、“#2机组调速器紧急事故停机”。
二、检查处理过程
1、对#2机励磁调节器进行检查，发现调节器A套报“欠励动作”、“UF不平衡”告警。从#2机励磁调节器中调出励磁A套波形如下：
图1 励磁调节器A套录波波形
2、更换模拟量采样板，零起升压试验后，励磁调节器切换为“B套为主套”运行12小时，A套仍然报“欠励动作”、“UF不平衡”告警。更换主板，在同样条件下运行48小时，上述故障现象没有报出。
3、对更换的模拟量采样板、主板后励磁调节器A套进行了小电流试验，未发现异常现象。试验波形及其记录如下表，（调节器参数未做任何更改，补偿角度为-7°）
角度 U1（V） Ud（实际测量电压V） 小电流波形
90° 100V 15.8 图2
80° 100V 28.6 图3
60° 100V 63.37 图4
30° 100V 114.48 图5
通过小电流试验以及调节器信息量窗口的检测数据，可知更换后的主板正常，控制脉冲发出，与脉冲回读正常。
4、对两路PT电压进行了波形观察。
机组在空载状态，分别测量增加滤波板前后PT输入波形，图形如下图6、图7所示：
从图6看出由励磁变采样过来的PT波形谐波较大，波峰波谷畸变较严重，畸变范围在5%～8%。此时调节器及面采样值波动较大，影响采样的准确性。正弦波在接近最高点时有很大畸变毛刺，调节器采到得三相电压会因此出现不平衡现象（UF不平衡告警原因），所采到的电压量也会出现错误。从图7测量波形看出，当增加滤波板件后，PT波形为光滑平稳的正弦波，波峰波谷无谐波，可见增加滤波板波形改善很大。
机组在空载状态，分别截取励磁调节器PT输入采样画面：
增加濾波板后调节器界面采样跳动较小，基本维持平衡，说明增加滤波板后，调节器对采样的准确性有很大提高。观察其他窗口信息量，机端测频、同步测频、机端相序、同步相序、以及各脉冲回读均正确。排除PT输入其他采样引起的告警。
更换#2机励磁调节器模拟量采样板、CPU主板后，将#2机组投入使用，复位报警信号，机组励磁系统正常运行至今。
三、事件分析
从励磁调节器录取波形（图1）可以看出，事故发生时，机端电压突然上升到106%，随后降到103%左右，励磁电流大幅下降由81%下降到30%左右，导致无功大幅下降有功波动;无功由7Mvar下降到-26Mvar，定子电流因为机组进相原因大幅上升。引起这一系列反应的最根本原因是励磁调节器采到的机端电压变大，机端电压采样一直高于电压给定，调节器一直减磁，最终导致机组进相失磁保护跳机。
检查#2机组模拟量采样板、CPU主板，可见电路板上有一定积尘，同时看到励磁调节器柜内亦有较为严重积灰。
分析#2机组无功摆动，励磁调节器模拟量采样板损坏的原因如下：
1、#2机组励磁调节屏装设在操作层，运行环境差，小空间环境灰尘大（机组大修，机械设备打磨灰尘大），造成电子元件工作不稳定。
2、励磁PT波形谐波较大，波峰波谷畸变较严重，畸变范围在5%～8%。
3、#1-#3机组励磁调节器运行年限已达9年，电子元件使用寿命已到，故障逐步显现，建议上级部门进行技术改造，提高设备运行可靠性。
四、预防措施
1、在操作层装设机组控制屏运行小空间，通过空调制冷及时调整机旁设备运行温度，减小屏内设备积尘，改善控制屏柜运行环境。
2、增加励磁PT输入滤波板，改善机组励磁PT输入端波形[PT波形为光滑平稳的正弦波，波峰波谷无谐波（参见图7）]。
3、结合实际，将#1-#3机组励磁调节器（运行年限已达9年）列入技术改造项目，提高设备运行可靠性。
五、结语
励磁调节器是发电机机组重要组成部分，本文对机组励磁系统无功摆动故障进行分析，提出了防止励磁调节器故障的有关措施，提高运行值班人员的专业素质，加强对励磁系统的管理，降低了因励磁调节器故障造成重大设备损坏，提高机组的安全稳定性。
【关键词】 励磁调节器;无功摆动;模拟量采样;波形畸变
引言：
励磁调节器是发电机机组重要组成部分，在现代电力系统中，励磁调节器已经由维持发电机机端电压恒定的目标发展到提高发电机静态稳定极限的要求上。近年来，机组无功摆动引发的事故在励磁调节器运行事故中占据了较大的比重。
2012年11月，国内某电厂就发生了一起因励磁调节器采样故障引起机组无功摆动故障，造成机组事故跳闸的事故，为了确保电力系统安全、可靠、连续运行，对这次事故进行分析，找出原因，杜绝类似事故发生。某电厂三台灯泡贯流式机组采用自并励励磁方式，励磁选用南瑞自动化有限公司生产的SAVR-2000微机励磁调节器。
一、事故发生经过及事故现象
2012年11月22日13：33：24监控系统显示“#2机组励磁调节器综合限制动作”、“#2机组励磁欠励动作”、“#2机组调速器重锤事故停机”、“#2机组调速器事故停机”、“#2机组调速器紧急事故停机”。
13：33：25监控系统显示“#2机组励磁调节器告警”、“#2机组电流Ia 1330动作”、“#2机组电流Ib 1350动作”、“#2机组电流Ic 1333动作”、“公用系统故障录波装置启动”。
13：33：30监控系统显示“#2机组电气事故”、“#2机组调速器机柜事故停机”、“#2机组后备保护动作”、“#2机组调速器重锤事故停机”、“#2机组调速器事故停机”、“#2机组调速器紧急事故停机”。
二、检查处理过程
1、对#2机励磁调节器进行检查，发现调节器A套报“欠励动作”、“UF不平衡”告警。从#2机励磁调节器中调出励磁A套波形如下：
图1 励磁调节器A套录波波形
2、更换模拟量采样板，零起升压试验后，励磁调节器切换为“B套为主套”运行12小时，A套仍然报“欠励动作”、“UF不平衡”告警。更换主板，在同样条件下运行48小时，上述故障现象没有报出。
3、对更换的模拟量采样板、主板后励磁调节器A套进行了小电流试验，未发现异常现象。试验波形及其记录如下表，（调节器参数未做任何更改，补偿角度为-7°）
角度 U1（V） Ud（实际测量电压V） 小电流波形
90° 100V 15.8 图2
80° 100V 28.6 图3
60° 100V 63.37 图4
30° 100V 114.48 图5
通过小电流试验以及调节器信息量窗口的检测数据，可知更换后的主板正常，控制脉冲发出，与脉冲回读正常。
4、对两路PT电压进行了波形观察。
机组在空载状态，分别测量增加滤波板前后PT输入波形，图形如下图6、图7所示：
从图6看出由励磁变采样过来的PT波形谐波较大，波峰波谷畸变较严重，畸变范围在5%～8%。此时调节器及面采样值波动较大，影响采样的准确性。正弦波在接近最高点时有很大畸变毛刺，调节器采到得三相电压会因此出现不平衡现象（UF不平衡告警原因），所采到的电压量也会出现错误。从图7测量波形看出，当增加滤波板件后，PT波形为光滑平稳的正弦波，波峰波谷无谐波，可见增加滤波板波形改善很大。
机组在空载状态，分别截取励磁调节器PT输入采样画面：
增加濾波板后调节器界面采样跳动较小，基本维持平衡，说明增加滤波板后，调节器对采样的准确性有很大提高。观察其他窗口信息量，机端测频、同步测频、机端相序、同步相序、以及各脉冲回读均正确。排除PT输入其他采样引起的告警。
更换#2机励磁调节器模拟量采样板、CPU主板后，将#2机组投入使用，复位报警信号，机组励磁系统正常运行至今。
三、事件分析
从励磁调节器录取波形（图1）可以看出，事故发生时，机端电压突然上升到106%，随后降到103%左右，励磁电流大幅下降由81%下降到30%左右，导致无功大幅下降有功波动;无功由7Mvar下降到-26Mvar，定子电流因为机组进相原因大幅上升。引起这一系列反应的最根本原因是励磁调节器采到的机端电压变大，机端电压采样一直高于电压给定，调节器一直减磁，最终导致机组进相失磁保护跳机。
检查#2机组模拟量采样板、CPU主板，可见电路板上有一定积尘，同时看到励磁调节器柜内亦有较为严重积灰。
分析#2机组无功摆动，励磁调节器模拟量采样板损坏的原因如下：
1、#2机组励磁调节屏装设在操作层，运行环境差，小空间环境灰尘大（机组大修，机械设备打磨灰尘大），造成电子元件工作不稳定。
2、励磁PT波形谐波较大，波峰波谷畸变较严重，畸变范围在5%～8%。
3、#1-#3机组励磁调节器运行年限已达9年，电子元件使用寿命已到，故障逐步显现，建议上级部门进行技术改造，提高设备运行可靠性。
四、预防措施
1、在操作层装设机组控制屏运行小空间，通过空调制冷及时调整机旁设备运行温度，减小屏内设备积尘，改善控制屏柜运行环境。
2、增加励磁PT输入滤波板，改善机组励磁PT输入端波形[PT波形为光滑平稳的正弦波，波峰波谷无谐波（参见图7）]。
3、结合实际，将#1-#3机组励磁调节器（运行年限已达9年）列入技术改造项目，提高设备运行可靠性。
五、结语
励磁调节器是发电机机组重要组成部分，本文对机组励磁系统无功摆动故障进行分析，提出了防止励磁调节器故障的有关措施，提高运行值班人员的专业素质，加强对励磁系统的管理，降低了因励磁调节器故障造成重大设备损坏，提高机组的安全稳定性。