600 MW機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)故障分析及處理措施

唐建惠 ，栗河川 ，周 文，劉翔宇

(1.河北省電力研究院，石家莊 050021;2.河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司，石家莊 050400；3.河北國(guó)華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 滄州 061113)

某電廠一期工程2臺(tái)600 MW機(jī)組采用自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)，調(diào)節(jié)器采用UNITROL5000型數(shù)字式自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。自2006年投產(chǎn)至2009年，1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)共出現(xiàn)4次故障，影響了起勵(lì)操作和勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行。這些故障，有由元件故障引起的，也有由軟件異常造成的。通過(guò)對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和處理，故障已被消除，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

1 轉(zhuǎn)子過(guò)電壓

1號(hào)機(jī)組在進(jìn)行的C級(jí)檢修結(jié)束后發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)時(shí)，準(zhǔn)備用勵(lì)磁調(diào)節(jié)器第1套手動(dòng)方式就地升壓，當(dāng)合上滅磁開(kāi)關(guān)，點(diǎn)擊起勵(lì)按鈕后，滅磁開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，勵(lì)磁裝置發(fā)轉(zhuǎn)子過(guò)電壓告警，報(bào)警代號(hào)35“Field overvoltage”。

通道剛起勵(lì)時(shí)的故障波形見(jiàn)圖1，對(duì)轉(zhuǎn)子回路進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)整流橋輸入和輸出回路中的磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)正常，轉(zhuǎn)子回路的接線和轉(zhuǎn)子繞組的絕緣電阻正常。隨后，使用第2套勵(lì)磁調(diào)節(jié)器手動(dòng)方式就地升壓，設(shè)備正常。配合發(fā)電機(jī)升、降壓功能正常。核對(duì)第1套、第2套的參數(shù)設(shè)置，2套裝置的參數(shù)均正確。2套調(diào)節(jié)器之間可以進(jìn)行正常切換，在2套調(diào)節(jié)器下分別做手動(dòng)-自動(dòng)切換和自動(dòng)方式下5%階躍，功能正常。因?yàn)?個(gè)通道共用1個(gè)跨接器回路，而通道2可以正常進(jìn)行起勵(lì)操作，因此判斷不是跨接器(crowbar)回路故障。

圖1 通道剛起勵(lì)時(shí)的故障波形

在停機(jī)狀態(tài)下，更換COB板(主控板)，并下載ROM參數(shù)，在通道1進(jìn)行起勵(lì)操作時(shí)，系統(tǒng)仍然發(fā)出“Field overvoltage”信號(hào)。此時(shí)，修改參數(shù)925(跨接器觸發(fā)電流)為300 A；再次起勵(lì)，發(fā)現(xiàn)通道1的10929參數(shù)(跨接器實(shí)際電流)為219 A，而正常通道2則為21 A,在正常運(yùn)行中，2個(gè)通道的10929參數(shù)均為19 A。更換了通道1的COB板和FIO(快速輸入輸出單元)，故障未消除。檢查并更換板卡間的連線，再進(jìn)行試驗(yàn)，故障依舊存在。該型號(hào)的調(diào)節(jié)器提供了緊急功能即EGC板(擴(kuò)展門(mén)極控制板)功能，在2個(gè)主通道發(fā)生異常時(shí)，由EGC板為整流器提供觸發(fā)脈沖。該EGC板曾發(fā)生過(guò)故障，因此檢修人員在軟件上關(guān)閉了EGC的輸出信號(hào)，檢查完畢后又關(guān)閉了EGC的電源，故障排除。

2 整流柜退出運(yùn)行

2009年8月21日07：06：00，1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)4號(hào)整流柜退出運(yùn)行，同時(shí)整流橋顯示器CDP退出運(yùn)行。設(shè)備運(yùn)行情況和4號(hào)整流柜退出情況如下。

故障前運(yùn)行通道為CH2(通道2)，故障時(shí)4號(hào)整流柜退出運(yùn)行，LCP報(bào)文如下：

converter fail level1(整流橋失靈1段)

converter blocked(整流橋被閉鎖)

ARCnet node fail(ARCnet節(jié)點(diǎn)失效)

converter 4(整流橋4)

standy alarm(備用通道報(bào)警)

4號(hào)整流柜退出運(yùn)行初期仍然為通道2運(yùn)行，07：50：00，勵(lì)磁系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為通道1運(yùn)行，同時(shí)，就地面板LCP報(bào)文增加common STBY fault(備用通道綜合故障)。

整流柜退出運(yùn)行，檢查熔斷器和冷卻系統(tǒng)均無(wú)異常，因此判斷故障原因?yàn)槊}沖丟失。造成脈沖丟失的原因是該整流柜對(duì)應(yīng)的CIN板(整流橋接口板)故障或ARCnet在該整流橋CIN板的接口故障導(dǎo)致通信失敗。更換該整流橋的CIN板后，故障消除。

3 勵(lì)磁電壓突變

勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行中開(kāi)始發(fā)生勵(lì)磁電壓突變，1號(hào)機(jī)組在1 h內(nèi)的故障波形見(jiàn)圖2。

圖2 1號(hào)機(jī)組1 h內(nèi)故障波形(DCS記錄)

實(shí)測(cè)勵(lì)磁電壓，未發(fā)生突變時(shí)240 V左右，最高突變至310 V，最低突變至170 V。1 min變化6～7次。由于通道2勵(lì)磁電流瞬時(shí)從70%Ifn(額定勵(lì)磁電流)降至0%Ifn，持續(xù)時(shí)間達(dá)0.4 s，勵(lì)磁電壓發(fā)生突變時(shí)4 s內(nèi)的波形見(jiàn)圖3。

圖3 勵(lì)磁電壓發(fā)生突變時(shí)4 s內(nèi)的波形

勵(lì)磁發(fā)出“勵(lì)磁機(jī)故障”報(bào)警，進(jìn)而進(jìn)行通道切換，從通道2切換至通道1。2009年8月29日23：00：00勵(lì)磁電壓突變現(xiàn)象明顯減弱，但每天仍可捕捉到5次左右的小幅突變。勵(lì)磁電壓突變時(shí)的波形見(jiàn)圖4。

圖4 勵(lì)磁電壓突變時(shí)的波形

從圖4可以看出，控制電壓的反應(yīng)滯后于勵(lì)磁電流的變化，并且相位相反，這說(shuō)明AVR的調(diào)節(jié)是正常和準(zhǔn)確的。根據(jù)波形分析，應(yīng)重點(diǎn)檢查脈沖回路。針對(duì)勵(lì)磁電壓突變問(wèn)題，對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的脈沖進(jìn)行詳細(xì)檢查。在機(jī)組正常運(yùn)行且勵(lì)磁電壓突變較為明顯時(shí)，用示波器測(cè)量勵(lì)磁電壓，正常運(yùn)行時(shí)每周期內(nèi)為6個(gè)波頭[1]，在勵(lì)磁電壓突變較為明顯時(shí)，捕捉到幾次異常波形，每周期為5個(gè)波頭，異常整流波形示意見(jiàn)圖5。

圖5 異常整流波形示意

由圖5可知，脈沖信號(hào)受到了干擾，發(fā)生了脈沖丟失的現(xiàn)象。結(jié)合轉(zhuǎn)子過(guò)電壓告警的故障處理過(guò)程，可以判斷該故障原因?yàn)镋GC板的輸出信號(hào)干擾了正常的脈沖信號(hào)，在關(guān)閉EGC板的電源后，脈沖回路恢復(fù)正常，勵(lì)磁電壓和電流穩(wěn)定，勵(lì)磁調(diào)節(jié)正常。

4 勵(lì)磁瞬時(shí)過(guò)流

勵(lì)磁系統(tǒng)自檢中，頻繁出現(xiàn)“E02”(勵(lì)磁瞬時(shí)過(guò)流)故障。勵(lì)磁瞬時(shí)過(guò)流是一個(gè)非常快速的短路保護(hù)功能，對(duì)內(nèi)部短路、整流橋輸出短路和同步電機(jī)中(三相或單相短路)的暫態(tài)過(guò)程進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)勵(lì)磁電流高于設(shè)定值，且延時(shí)超過(guò)設(shè)定值時(shí)動(dòng)作。發(fā)生這類(lèi)故障時(shí)，應(yīng)該檢查整流柜是否有負(fù)荷波動(dòng)，在沒(méi)有發(fā)現(xiàn)整流柜故障的情況下，再檢查PSI板(主回路信號(hào)接口板)上的取壓信號(hào)及PSI板與COB板(主控板)的信號(hào)連接。

故障發(fā)生在調(diào)節(jié)器通電自檢過(guò)程中，檢查各整流橋的熔斷器，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常；檢查磁場(chǎng)回路[2]，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)短路現(xiàn)象。檢查PSI板的取壓信號(hào)以及PSI板與COB板的連接，結(jié)果取壓信號(hào)正常，但是PSI板與COB板的連接不穩(wěn)定，判斷是COB板的原因，更換COB板，調(diào)節(jié)器重新通電，故障排除。

5 結(jié)論及建議

以上故障主要是由板件故障引起的，由于EGC板件故障引起的多次調(diào)節(jié)異常在該廠是第1次發(fā)生，在以往的運(yùn)行維護(hù)中，該廠也發(fā)生過(guò)板件損壞現(xiàn)象，尤其是COB板，更換的次數(shù)較多。通過(guò)與其他采用相同調(diào)節(jié)器的電廠進(jìn)行溝通，發(fā)現(xiàn)也存在COB板易損壞的現(xiàn)象。 針對(duì)該類(lèi)故障，為運(yùn)行人員提出以下建議。

a. 各板件包括COB板件都是集成板件，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法修理，因此對(duì)于頻發(fā)板件故障，在備品備件的管理中，要保持易損板件有足夠的備品。

b. 數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的板件，都是靜電敏感型元

件，造成板件異?；驌p害的主要原因一般是電磁干擾，為減少干擾的發(fā)生，應(yīng)對(duì)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行電磁屏蔽。

c. 運(yùn)行環(huán)境中的灰塵也是造成板件損害的原因之一，干燥的環(huán)境使粉塵帶有靜電，危害電子元件的運(yùn)行，因此，保持環(huán)境衛(wèi)生，保證合適的溫度和相對(duì)濕度都有利于保護(hù)電子設(shè)備的安全。

d. 在檢修維護(hù)中，工作人員應(yīng)采取措施消除人體靜電對(duì)裝置的不利影響，最簡(jiǎn)便可行的方法是使用靜電護(hù)環(huán)和手套。

參考文獻(xiàn)：

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