陈小强

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江天台317200）

机组停机时励磁无法停止的后果分析

陈小强

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江天台317200）

桐柏电站曾经发生过机组停机时励磁仍运行的情况，造成停机失败。本文分别以发电停机流程和抽水停机流程为依据，分析停机过程中励磁未停止会造成什么影响以及处置方法。

励磁；发电；抽水；停机流程；空载

0 前言

华东桐柏抽水蓄能电站位于浙江省天台县境内，是一座日调节纯抽水蓄能电站，安装4台单机容量为300 MW的立轴混流可逆式单级水泵水轮机发电电动机组。电站总装机容量1 200 MW，以二回500 kV出线接入华东电网，在电网中承担调峰，填谷、调频、调相和事故备用等任务。

与常规发电机组相比较，抽水蓄能电站发电电动机运行工况较多，有水轮机、发电、发电调相、抽水、抽水调相、线路充电等数种工况，各个工况开停机流程各不相同，励磁投退顺序以及逻辑也有差异。

1 励磁的作用

在发电工况时，为使转子旋转产生的动能能够转化为电能而送至系统，在转子上加一个励磁电流。此电流在周围空间产生一个旋转磁场，该磁场在定子中能感应出另一个交变磁场以阻止其在定子绕组中的变化，从而在定子绕组两端形成电势，输出电能。

在水泵工况下，机组的定子中通有电流，该电流产生的磁场和转子励磁所产生的磁场相互作用，推动转子的转动，从而实现抽水功能，吸收电网能量。

励磁系统是指用静止整流器(可控硅整流器或二极管整流器)将交流电源整流成直流电源，供给同步发电机可调励磁电流的系统及装置，通过调节励磁电流可以调节机端电压和无功功率。

在机组正常运行中，需要投入励磁电流，当机组停机时，励磁调节器也进入停机流程，控制可控硅进行逆变灭磁，当机组开关分闸后，分开励磁开关，使机端不再输出电压。如果停机时，励磁无法正常退出，停机流程就无法正常执行。现分别对发电停机流程和抽水停机流程进行分析，探讨励磁无法退出会造成什么样的后果。

2 发电停机过程中励磁未退出

首先分析发电停机过程中励磁未退出会造成什么后果，查看发电停机流程逻辑图1、图2可知，发电停机流程进入步序26-1后，逐渐减小有功和励磁至空载，当收到励磁空载或者无功空载信号，并且收到有功空载或导叶空载信号后，步序26-1完成，流程进入步序26-2，输出机组开关分闸令，收到机组开关分闸信号后停励磁，机组开关分闸、励磁停机、励磁开关分闸全部满足后步序26-2完成，此时，机组进入水轮机工况（转速100%，励磁开关分闸，机组开关分闸），接着停机流程继续往下走，进入6S流程，详见图3水轮机停机流程预条件。

如果LCU在执行流程26-2这个过程中，某种原因造成励磁未退出，步序26-2就会超时，分析其后果：

由图3的预条件可以看出，步序26-2超时（GBX_STP_26_2_OT）该条件已经取消，所以26-2超时将不会走6S流程，必须满足26-2流程完成（GBX_STP_26_2_OK），机组才能走6S流程。所以步序26-2超时后，机组将停留在原来的状态而不会继续走停机流程。

图1.电停机26-1流程逻辑图

图2.电停机26-2流程逻辑图

图3.轮机停机流程6S预条件逻辑图

分析此时机组状态：我厂无功空载设定值为30 MVar，平时机组正常运行时，无功一般运行在30 MVar左右，并且很多时候是在30 MVar以下，所以即使励磁故障，励磁未空载，只要有功减少至空载值或导叶关至空载开度后步序26-1完成，步序26-2执行，机组开关就分开了。若励磁还在运行，则励磁开关仍在合闸，机组应该是空载运行，此状态为稳定状态，可以长时间运行，不会对机组产生危害。

如果无功运行在30 MVar以上，励磁未减，无功未空载，那么步序26-1就会超时，流程无法进入步序26-2，所以机组开关不能分闸。但此时有功已经减至空载值，机组将会运行在低负荷发电状态，该工况下机组振动加剧，水轮机和尾水管汽蚀严重，长时间运行会对水轮发电机组造成巨大损害。

3 抽水停机过程中励磁未退出

查看抽水停机5S流程，图4～图7，LCU抽水停机流程进入步序5S-1后，发调速器停机和励磁空载命令，收到导叶关闭或者有功空载并且有励磁空载或者无功空载信号，步序5S-1完成。接着进入步序5S-2，下分机组开关令，机组开关分开后，步序5S-2完成。然后进入步序5S-3，下励磁停止令，励磁停止后，步序5S-3完成。如果励磁无法停止，步序5S-3超时，此时步序5S-4条件不满足，流程无法继续执行，最终结果就是球阀无法关闭，机组换相闸刀也不能分开。

图4.水停机5S-1流程逻辑图

图5.水停机5S-2流程逻辑图

图6.水停机5S-3流程逻辑图

图7.水停机5S-4流程逻辑图

分析此时机组状态为：导叶关闭，机组开关分闸，球阀在开，换相刀在合，励磁在运行，FCB、ECB都在合。

由于导叶已经关闭，机组开关也已经分闸，机组转速会逐步下降，但此状态不满足电制动条件，电制动被闭锁，机组转速将会是缓慢下降。

桐柏电站机组转子冷却方式为：机组转动时转子支架辐板成为离心式风扇叶片，将冷风压入转子铁心通风槽，冷却转子铁心和磁极。所以，随着转速下降，机组转子将会失去冷却效果。

由于转速下降了，励磁电流却没有减小，转子回路将会过激磁，磁路饱和，磁损加大，发热加大，震动加剧。如果V/F限制未能及时动作，转子温度将会快速上升，现场值班人员若处理不及时，必然会产生严重后果。

4 处置措施

桐柏电站曾发生过多起励磁故障，造成了开停机的失败。查找原因，发现励磁系统易发内部通讯故障，造成信号传输中断，导致励磁未能正常运行或退出，有时还会发出异常分合励磁开关，励磁变低压开关指令。且偶发概率很高，无规律可循。多次更换励磁通讯模块、信号转换、传输模块，都未能完全杜绝励磁通讯偶发故障的现象。于是，对励磁系统进行改造，将励磁系统内部通讯由网络传输，改为硬布线传输，极大提高了信号传输的可靠性。改造后，基本未发生由于励磁通讯原因造成的开停机失败。

作为现场值班人员，如果发现停机过程中励磁未停止，可尝试按模拟屏紧停按钮停机，紧停按钮动作会立即关闭导叶，分开机组开关和励磁开关，使机组停机。若仍旧无法停励磁，只能尽快去现场手动停励磁，但停励磁前必须先分机组开关。

[1]梅祖彦.抽水蓄能发电技术[M].北京：机械工业出版社，2000.

[2]丁尔谋.发电厂励磁调节[M].北京：中国电力出版社，1997.

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1672-5387（2017）09-0012-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.09.005

2017-06-19

陈小强(1982-)，男，工程师，从事蓄能电站运维检修工作。