余热发电机组进相运行故障分析及解决方案

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某公司在生产过程中产生大量蒸汽，蒸汽除一部分用于系统生产外还存在一定的剩余，为充分利用余热，公司现有余热发电机组两套，其中2011年投资建设了2#背压机组，机组透平机部分选用德国Dresser_Rand公司设备，发电机部分选用LEROY SOMER公司设备。

　　发电机型号：LEROY SOMER LSA54 L70-4P 1700KW/2125KVA PF 0.8 10.5KV；

　　发电机转速：1500r/min；额定电流：116.8A；励磁方式：AREP； AVR：R449+R726

　　2、运行中出现的问题

　　2012年11月22日6：50 2#余热发电机组出现三相电流及有功功率、无功功率剧烈波动，发电机绕组温度上升等异常情况，具体异常现象如下：

　　发电机三相电流在6：50为正常值81A，瞬间上升到136A，最高达到170A，三相电流在117A～170A之间上下剧烈波动；有功功率在1313KW～1513KW之间上下高频次波动；无功功率在6：50由正常的501KVar瞬间下降为-1510KVar，在手动停机前无功功率一直为负值，最低达到-2670KVar；发电机三相电压由10892V瞬间下降到10604V，然后在10500V左右上下波动，频率很高；发电机定子绕组温度由正常的（6：50分）78℃左右逐渐上升到130℃（7：30分）；发电机出口风温由正常的47℃逐渐上升到57℃；发电机前后轴承振动均比正常情况下有所上升，并且有波动；齿轮箱振动和轴向位移也有小幅波动；机组运行声音忽大忽小，处于非稳定运行状态；7：30左右，操作人员手动与系统解列停机。

　　3、故障原因分析

　　从故障现象来看，发电机无功功率由正值变为负值，也就是说，发电机由正常运行时向电网系统发出无功功率，转变为向系统吸收无功；故障发生时发电机运行声音忽大忽小，且发电机振动和轴向位移有小幅波动，说明发电机处于一个不稳定的运行状态，其静态稳定性大大下降；发电机由于定子端部铁芯平面上产生涡流而发热引起绕组温度逐步上升，以上种种现象基本上可以断定，发电机处于一个进相运行的异常状态。

　　发电机进相运行属机组异常运行状态。造成发电机进相运行的原因可能有以下几种因素：发电机励磁系统自动电压调节器AVR故障或误动作；发电机励磁系统电气控制线路故障（线头松动、接触不良）；发电机励磁系统外围设备故障；人为调整不当使发电机的励磁电流降低过多，使发电机由发出感性无功功率变为吸收系统感性无功功率；发电机低谷运行时，发电机无功负荷原已处于底限，当系统电压因故突然升高或有功负荷增加时，励磁电流自动降低引起进相；

　　4、故障原因查找

　　4.1分别测量转子、励磁、电枢和辅助绕组等各绕组阻值，所有绕组未见异常；检查发电机旋转整流器的二极管以及压敏电阻未见异常。

　　4.2检查AVR板接线以及外接线：R449和R726的接线没有问题，发电机内部接线也未见异常。

　　4.3检测自动电压调节器R449及外接电位器（外部电压调节功能）是否正常工作：启动发电机，电压只有9.8KV，调节外接电位器，发电机端电压没有反应，之后发电机电压突然上升至12.6KV，在调节发电机电压过程中电压有突变情况，多次试验存在类似现象；之后将外接电位器短接，在R449控制板上调节P2（电压调节功能）旋钮，发电机电压平缓变化，升至10.5KV。故判断外接电位器存在接触不良现象。

　　4.4检测功率因素控制器R726是否正常工作：机组重新启动，并网发电后，检测R726控制板上信号正常，适当调整功率因数，无功功率也随之变化，其灵敏度和动态性能较好，未见异常。

　　4.5人为调节励磁电流是否适当：本台发电机正常运行时设计的是AREP 3F模式，处于恒功率因数运行，因此在运行过程中人为无法手动励磁电流，不存在人为调节不当造成机组进相运行。

　　4.6系统电压波动是否正常：通过查询该发电机并网点变电站10KV系统电压曲线历史趋势，系统电压稳定；

　　综合以上情况分析，本次发电机进相运行的异常状态的主要是由于自动电压控制器AVR外接电位器接触不良造成的。AVR外接电位器安装在汽轮发电机房附近的电气控制柜内，电位器选用的是WTH118-1A 470Ω，由于本身制造质量较差，其电阻调节平滑度不高，且存在接触不良问题，当发电机正常运行时，发电机有功功率、无功功率、励磁电压和励磁电流都处于一个相对稳定的状态，当由于外界振动或电位器弹簧弹力变化等不确定因素造成外界AVR外接电位器阻值的异常变化时，造成自动电压控制器和功率因数控制器自动调整和误动，内部自动减小励磁输出，使发电机处于欠励状态，造成发电机进相运行。

　　5、处理措施

　　5.1当发电机处于进相运行状态时，只要发电机尚未出现振荡或失步，可适当降低发电机的有功负荷，同时提高励磁电流，使发电机脱离进相状态。

　　5.2当发电机处于进相运行状态，若采取第一步措施无效果时，应及早解列，查明原因后更换或修复相关辅助设备后再恢复运行。

　　6、结束语

　　当前国内许多企业选用的进口电气设备，由于国外厂家为技术保密需要，未提供全面的技术培训和翔实的技术资料，导致一些故障不能及时排除，给企业正常生产造成了一定影响和严重经济损失。该故障自2013年2月22日对AVR外接电位器处理后至今未再次出现类似故障，机组运行正常。本文是通过对发电机进相运行异常状态时故障的查找、原因分析、以及故障状态下的应急处理做了一些论述，与大家共同探讨，望共同提高。