1 事故现象

　　2000年4月，我厂将三级电站2号发电机组的励磁系统由原来的旋转式励磁机励磁更新为可控硅静止式励磁。该励磁装置于2000-09-20机组运行过程中，出现直流系统接地。在查找接地时，当瞬切操作母线总把手时接地信号仍然存在，立即切回后，发现励磁调节器由主通道自动转换为备用通道运行，人工手动将其切回主通道，但装置又自动转换至备用通道，同时机组出现如下症状：

（1） 转子过电压保护指示灯亮；

（2） 发电机有功功率略有下降；

（3） 无功功率摆动几下后，反指示达下限针档；

（4） 转子电流表指示首先下降为0，随后在200～380 A范围内有规律摆动，转子电压表在50～175 V范围内有规律摆动；

（5） 定子电流表摆动后打满刻度针档（满刻度为1 500 A）；

（6） 机组发过负荷信号。

　以上状态下，灭磁开关与发电机出口油开关均未跳闸，厂用电电源正常，继而2号机风洞有烟雾出现，运行人员立即果断解列停机。

2 事故原因分析及查找

　　当机组转子电流表指示0位，无功表指示到0，表明这时机组进入了无励磁运行状态，即转子磁场消失，其原因有二，一是转子回路开路；二是励磁装置因故障而无励磁电流输出。由于转子电流表在200～380 A范围内摆动，转子电压表在50～175 V范围内摆动，表明转子回路没有开路，即第一种原因不存在。

　　对可控硅励磁装置进行全面检查后，发现PLC及触发电路的交流供电电源模块损坏。因其工作指示灯安装在面板的背面，运行人员巡回检查时未能及时发现。PLC及触发电路供电电源，是由交流

　　220 V供电电源模块和直流220 V供电电源模块输出直流24 V并联后供给的。当交流供电电源模块损坏后，直流24 V电源只能由直流供电电源模块单独提供，而查找直流接地时又将直流供电电源模块的直流220 V输入电源切断。这时直流24 V电源中断，使可控硅因无触发信号而过零关断，从而造成转子励磁电流中断。随后转子绕组过电压保护动作，其保护晶闸管导通与灭磁二极管共同作用，为机组异步发电运行时转子的交变电流提供通路，从而使转子回路保持畅通。

3 同步发电机失磁的危害

　　发电机正常运行时，定子磁场和转子磁场均以同步转速旋转，原动机转矩和发电机电磁制动转矩相平衡。转子失磁时，转子磁场消失，电磁制动转矩突然为0，而原动机转矩不变，于是转子突然加速旋转，使发电机的转速超过同步转速与系统失步，这时在转子绕组及转子阻尼绕组中感应出较大的交流电流，该电流与定子旋转磁场共同作用产生异步电磁制动转矩，制动转矩与原动机的拖动转矩相平衡时，转子便以某一稳定的转差率进入异步发电运行状态，这时机组便相当于一台异步发电机。定子电流表指示显著增加并摆动，表明定子绕组既要吸收电网无功电流，以维持发电机异步运行时建立主磁场所需的磁化电流，又要向电网送出有功电流。所以，定子电流将大大超过额定值，使定子过热冒烟，继而烧毁定子绕组甚至定子铁芯。另外，同步发电机进入异步发电运行状态后，发电机的转差率达3%～5%时，才能达到稳定异步运行的平衡点，由于转子阻尼绕组的容量很小，在这样的转差率下运行阻尼绕组将有过流发热而烧毁的危险。

4 可控硅励磁装置的改进

4.1 加装交直流电源模块运行监视及故障报警

　　对可控硅励磁装置PLC及触发电路的直流24 V供电电源，在面板上分别增加交直流供电电源模块直流24 V工作指示灯，当模块故障无输出时可发电源模块故障信号，以便运行人员能直观地监视各电源模块的运行状况。

4.2 增加转子电气失磁保护

　　由于可控硅励磁装置一般情况下灭磁开关均在合闸位置，由灭磁开关辅助接点控制的机械失磁保护不能满足机组要求。如上述故障当转子电流为0向异步发电运行状态转变时，为阻止其转变必须增加以转子电流为判据的电气失磁保护，即当转子电流小于某一值时，机组便视为转子失磁，这时电气失磁保护动作，跳机组出口开关及灭磁开关。

　　改进后，曾在一次调试过程中不慎误将直流24 V电源中断，机组电气失磁保护正确动作。经过改进，从而杜绝了上述事故的再次发生。

5 结束语

　　对于采用可控硅励磁装置的发电机组，必须具备PLC及触发电路工作电源的监视功能，与此同时，在传统的机械式失磁保护的基础上，必须增加判断转子电流为起动条件的电气失磁保护，杜绝此类事故发生。（欧阳智 王国力 王福秀）

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文章名称：《发电机定子绕组冒烟事故的分析及改进》

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