某汽轮发电机逆功率停机录波分析(2013-01-1420:12:10)转载▼某大型汽轮发电机，正常运行发出有功和无功。正常停机，首先将有功和无功减到零附近，然后关闭汽轮机主汽门，并且利用主汽门辅助接点启动发电机逆功率保护，按照程序跳闸逆功率保护逻辑分断发电机出口断路器，再分断发电机灭磁开关，其全过程录波图如下，录波量共用15个，从上到下分部是：发电机定子电压B相和C相，发电机定子电流ABC三相，励磁变压器低压侧电流ABC三相，发电机转子电压，发电机转子电流，发电机频率，发电机出口断路器位置，发电机失磁保护报警信号、发电机程跳逆功率信号、发电机灭磁开关位置。所谓逆功率保护，是防止同步发电机进入同步电动机状态的一种保护，其主要保护对象是原动机，整定值是发电机从系统吸收了一定数量的有功。单纯的逆功率保护，水轮发电机也配置，且整定值比汽轮机小，延时也比汽轮机小。但是，程序控制跳闸的逆功率保护只有汽轮机有，是一种利用汽轮机主汽门辅助接点启动发电机逆功率保护动作，整定值比单纯的逆功率保护小，延时时间也短很多的汽轮机停机过程控制器逻辑。按照这个程序逻辑，当发电机从发电状态进入电动机状态，吸收的有功大于整定值后，程跳逆功率保护动作（14录波量0变1），13.4ms后断开发电机出口开关（12录波量1变0）。此时，励磁变低压侧电流波形消失（6-8录波量），表明励磁整流柜的脉冲被闭锁，三相晶闸管整流电路不再换相，原来导通的晶闸管继续导通，没有导通的不再导通，转子电流（10录波量）经晶闸管和励磁变低压侧续流导通，慢速衰减，转子电压（9录波量）也跟着慢速衰减，发电机频率（11录波量）也开始慢速下降，发电机失磁报警始终没有动作，表示发电机只是有功反向，无功没有反向。由于发电机吸收了超过整定值的逆功率，发电机定子电流较大，尽管发电机出口断路器开始分断，但是需要一定的时间才完全到位，分断瞬间会产生电弧，发电机定子电流不会马上切断，即便经过1或2个自然过零点定子电流等于零，但是灭弧室的去游离作用还不强，定子电流会因电弧的重燃而再次产生，但是幅值已经开始变小。经过21.6ms后，定子电流才真正分断，发电机出口才真正断开，此时，发电机转子电压开始突降到零，而转子电流几乎没有改变下降速率。从程逆功率保护动作，到发电机定子电流分断共用了35ms，动作速度较快。至于发电机转子电压波形的突然降到0，缺少分析材料，无法判断其原因，估计是该测点突然没有了，真正原因有待读者进一步探讨。在发电机出口断路器分断182.8ms后，发电机灭磁开关才分断，此时发电机电压已经只有90%额定电压，转子电流依然还比较大，此后66.6ms后转子电流开始下降，这说明灭磁开关开始起作用了，但是66.6ms不能说明问题，因为转子电流变送器滤波时间常数的关系，此时的测试时间意义不大。但是足以说明，灭磁开关跳闸，迫使转子电流换流到灭磁电阻回路快速消耗下降。如果此时转子电压测点正确，转子电压应该快速的变为负值，该值等于灭磁电阻两端的电压。在发动机出口断路器分断182.8ms才分断灭磁开关，这里面有逻辑控制时间，时间的设定缺少依据。如果是事故跳闸，这个时间太长。一般来说，保护动作同时启动发动机出口断路器和灭磁开关，灭磁开关只比断路器晚及十个毫秒ms，不会是一百多毫秒。水电机组的灭磁开关只比断路器晚10-20ms，以保证灭磁的快速性。当灭磁开关断开后18.2ms，程跳逆功率保护信号才返回。整个保护动作信号持续了214.4ms，保证了发动机出口断路器和灭磁开关的可靠分断。从程逆变保护动作，经过3.6秒后，发动机电压还有23%额定电压。尽管发动机电压只有23%，但是转子电流波形显示还较大，非常诡异的是，在1.8秒后转子电压又开始往上升。这是无法用正常的分析思路进行解答的。需要指出的是，故障录波测量转子电压是不能采用滤波的，转子电流测量需要滤波。相比之下，水轮发电机正常停机流程就简单的多：首先降低发电机出力，将发电机有功和无功减到一定值后，断开发电机出口断路器，然后关水轮机导叶，励磁系统逆变灭磁。灭磁结束后，有的励磁系统断开灭磁开关，有的不断开灭磁开关，流程简单，对出口断路器和灭磁开关...
