1 事故現(xiàn)象
2000年4月，我廠將三級電站2號發(fā)電機組的勵磁系統(tǒng)由原來的旋轉(zhuǎn)式勵磁機勵磁更新為可控硅靜止式勵磁。該勵磁裝置于2000-09-20機組運行過程中，出現(xiàn)直流系統(tǒng)接地。在查找接地時，當(dāng)瞬切操作母線總把手時接地信號仍然存在，立即切回后，發(fā)現(xiàn)勵磁調(diào)節(jié)器由主通道自動轉(zhuǎn)換為備用通道運行，人工手動將其切回主通道，但裝置又自動轉(zhuǎn)換至備用通道，同時機組出現(xiàn)如下癥狀：
（1） 轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)指示燈亮；
（2） 發(fā)電機有功功率略有下降；
（3） 無功功率擺動幾下后，反指示達(dá)下限針檔；
（4） 轉(zhuǎn)子電流表指示首先下降為0，隨后在200～380 A范圍內(nèi)有規(guī)律擺動，轉(zhuǎn)子電壓表在50～175 V范圍內(nèi)有規(guī)律擺動；
（5） 定子電流表擺動后打滿刻度針檔（滿刻度為1 500 A）；
（6） 機組發(fā)過負(fù)荷信號。
以上狀態(tài)下，滅磁開關(guān)與發(fā)電機出口油開關(guān)均未跳閘，廠用電電源正常，繼而2號機風(fēng)洞有煙霧出現(xiàn)，運行人員立即果斷解列停機。
2 事故原因分析及查找
當(dāng)機組轉(zhuǎn)子電流表指示0位，無功表指示到0，表明這時機組進(jìn)入了無勵磁運行狀態(tài)，即轉(zhuǎn)子磁場消失，其原因有二，一是轉(zhuǎn)子回路開路；二是勵磁裝置因故障而無勵磁電流輸出。由于轉(zhuǎn)子電流表在200～380 A范圍內(nèi)擺動，轉(zhuǎn)子電壓表在50～175 V范圍內(nèi)擺動，表明轉(zhuǎn)子回路沒有開路，即第一種原因不存在。
對可控硅勵磁裝置進(jìn)行全面檢查后，發(fā)現(xiàn)PLC及觸發(fā)電路的交流供電電源模塊損壞。因其工作指示燈安裝在面板的背面，運行人員巡回檢查時未能及時發(fā)現(xiàn)。PLC及觸發(fā)電路供電電源，是由交流
220 V供電電源模塊和直流220 V供電電源模塊輸出直流24 V并聯(lián)后供給的。當(dāng)交流供電電源模塊損壞后，直流24 V電源只能由直流供電電源模塊單獨提供，而查找直流接地時又將直流供電電源模塊的直流220 V輸入電源切斷。這時直流24 V電源中斷，使可控硅因無觸發(fā)信號而過零關(guān)斷，從而造成轉(zhuǎn)子勵磁電流中斷。隨后轉(zhuǎn)子繞組過電壓保護(hù)動作，其保護(hù)晶閘管導(dǎo)通與滅磁二極管共同作用，為機組異步發(fā)電運行時轉(zhuǎn)子的交變電流提供通路，從而使轉(zhuǎn)子回路保持暢通。
3 同步發(fā)電機失磁的危害
發(fā)電機正常運行時，定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場均以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，原動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)電機電磁制動轉(zhuǎn)矩相平衡。轉(zhuǎn)子失磁時，轉(zhuǎn)子磁場消失，電磁制動轉(zhuǎn)矩突然為0，而原動機轉(zhuǎn)矩不變，于是轉(zhuǎn)子突然加速旋轉(zhuǎn)，使發(fā)電機的轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)失步，這時在轉(zhuǎn)子繞組及轉(zhuǎn)子阻尼繞組中感應(yīng)出較大的交流電流，該電流與定子旋轉(zhuǎn)磁場共同作用產(chǎn)生異步電磁制動轉(zhuǎn)矩，制動轉(zhuǎn)矩與原動機的拖動轉(zhuǎn)矩相平衡時，轉(zhuǎn)子便以某一穩(wěn)定的轉(zhuǎn)差率進(jìn)入異步發(fā)電運行狀態(tài)，這時機組便相當(dāng)于一臺異步發(fā)電機。定子電流表指示顯著增加并擺動，表明定子繞組既要吸收電網(wǎng)無功電流，以維持發(fā)電機異步運行時建立主磁場所需的磁化電流，又要向電網(wǎng)送出有功電流。所以，定子電流將大大超過額定值，使定子過熱冒煙，繼而燒毀定子繞組甚至定子鐵芯。另外，同步發(fā)電機進(jìn)入異步發(fā)電運行狀態(tài)后，發(fā)電機的轉(zhuǎn)差率達(dá)3%～5%時，才能達(dá)到穩(wěn)定異步運行的平衡點，由于轉(zhuǎn)子阻尼繞組的容量很小，在這樣的轉(zhuǎn)差率下運行阻尼繞組將有過流發(fā)熱而燒毀的危險。
4 可控硅勵磁裝置的改進(jìn)
4.1 加裝交直流電源模塊運行監(jiān)視及故障報警
對可控硅勵磁裝置PLC及觸發(fā)電路的直流24 V供電電源，在面板上分別增加交直流供電電源模塊直流24 V工作指示燈，當(dāng)模塊故障無輸出時可發(fā)電源模塊故障信號，以便運行人員能直觀地監(jiān)視各電源模塊的運行狀況。
4.2 增加轉(zhuǎn)子電氣失磁保護(hù)
由于可控硅勵磁裝置一般情況下滅磁開關(guān)均在合閘位置，由滅磁開關(guān)輔助接點控制的機械失磁保護(hù)不能滿足機組要求。如上述故障當(dāng)轉(zhuǎn)子電流為0向異步發(fā)電運行狀態(tài)轉(zhuǎn)變時，為阻止其轉(zhuǎn)變必須增加以轉(zhuǎn)子電流為判據(jù)的電氣失磁保護(hù)，即當(dāng)轉(zhuǎn)子電流小于某一值時，機組便視為轉(zhuǎn)子失磁，這時電氣失磁保護(hù)動作，跳機組出口開關(guān)及滅磁開關(guān)。
改進(jìn)后，曾在一次調(diào)試過程中不慎誤將直流24 V電源中斷，機組電氣失磁保護(hù)正確動作。經(jīng)過改進(jìn)，從而杜絕了上述事故的再次發(fā)生。
5 結(jié)束語
對于采用可控硅勵磁裝置的發(fā)電機組，必須具備PLC及觸發(fā)電路工作電源的監(jiān)視功能，與此同時，在傳統(tǒng)的機械式失磁保護(hù)的基礎(chǔ)上，必須增加判斷轉(zhuǎn)子電流為起動條件的電氣失磁保護(hù)，杜絕此類事故發(fā)生。（歐陽智 王國力 王福秀）
