一次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)電壓故障引起的發(fā)電開(kāi)機(jī)不成功的分析

章　亮，潘菊芳

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

一次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)電壓故障引起的發(fā)電開(kāi)機(jī)不成功的分析

章亮，潘菊芳

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

針對(duì)一次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)電壓故障引起的發(fā)電開(kāi)機(jī)不成功進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部邏輯控制方式和上位機(jī)實(shí)時(shí)記錄的故障報(bào)警信號(hào)分析，找出引起異常的原因，并整理處理過(guò)程，提出建議。

勵(lì)磁；電壓故障；內(nèi)部通訊

1　引言

桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺(tái)縣，距天臺(tái)縣城7 km。電站總裝機(jī)容量為120萬(wàn)kW，單機(jī)容量為30萬(wàn)kW，共4臺(tái)水泵水輪機(jī)組。抽水蓄能機(jī)組與常規(guī)機(jī)組相比較，運(yùn)行工況較多，有發(fā)電、發(fā)電調(diào)相、抽水、抽水調(diào)相等數(shù)種工況。因此，勵(lì)磁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須考慮到SFC啟動(dòng)、電氣制動(dòng)和背靠背起動(dòng)時(shí)對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的要求。由奧地利VATECH-ELIN公司為桐柏抽水蓄能電站提供的自并勵(lì)可控硅靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)能滿足不同工況下的要求，其勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用帶集成順控器的GMR3型數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器為雙通道調(diào)節(jié)器，兩個(gè)通道彼此獨(dú)立，每個(gè)通道都有自己的實(shí)際信號(hào)來(lái)源、電源、數(shù)字調(diào)節(jié)器以及脈沖發(fā)生裝置，保證每個(gè)通道的獨(dú)立性。勵(lì)磁系統(tǒng)的正常運(yùn)作與機(jī)組正常啟停與運(yùn)行息息相關(guān)，勵(lì)磁系統(tǒng)啟動(dòng)失敗原因復(fù)雜多樣，其結(jié)果都將會(huì)造成機(jī)組啟動(dòng)失敗或停機(jī)超時(shí)。

2　事件分析及處理

2.1事件現(xiàn)象

2.2原因分析及處理

發(fā)生報(bào)警的時(shí)候，機(jī)組轉(zhuǎn)速已達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，ECB已合，勵(lì)磁建壓過(guò)程中。

如圖1，要發(fā)出電壓故障信號(hào)需要達(dá)到以下條件：

（1）無(wú)頻率啟動(dòng)令-滿足；

（2）無(wú)背靠背啟動(dòng)令-滿足；

（3）同步電壓監(jiān)視-滿足；

（4）頻率低于5Hz或者（機(jī)端電壓故障（與）NM EXT.supply active）-未知；

（5）電制動(dòng)不在合-滿足；

（6）電壓調(diào)節(jié)模式-滿足。

以上條件必須同時(shí)滿足。

或者：

（7）子處理器C板程序停止（子處理器C計(jì)算調(diào)節(jié)所需的參數(shù)，傳給MRB，MRB根據(jù)子處理器C計(jì)算值進(jìn)行處理，將處理結(jié)果輸給子處理器B，子處理器B再根據(jù)勵(lì)磁電流，計(jì)算出觸發(fā)脈沖的角度。然后傳給子處理器A，子處理器A計(jì)算出觸發(fā)脈沖，通過(guò)脈沖放大器再傳給可控硅。）-跟據(jù)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，不滿足。

或者：

（8）通道1MCB故障且通道1主用-跟據(jù)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，不滿足。

或者：

（9）通道2MCB故障且通道2主用-跟據(jù)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，不滿足。

因?yàn)闂l件（4）頻率低于5 Hz（轉(zhuǎn)速已超過(guò)90%額定轉(zhuǎn)速）不滿足；那么只能是機(jī)端電壓故障與NM EXT.supply active這個(gè)信號(hào)同時(shí)為H，才會(huì)發(fā)出電壓故障信號(hào)。

先分析NM EXT.supply active這個(gè)信號(hào)。

如圖2：要發(fā)出NM EXT.supply active需要達(dá)到以下條件：

（1）勵(lì)磁程序停止-不滿足，RS門以上邏輯不考慮。

（2）NM TST/BRK ACCBOFF，因?yàn)樵囼?yàn)斷路器我廠未設(shè)置，因此NM TST/BRK ACCBOFF恒為L(zhǎng)，該路邏輯也可不考慮。

（3）母線運(yùn)行&NMEXC.ACCBOFF&MEXT.SUPPLY INSTALLED：

正常情況，母線通電運(yùn)行，ECB在合，而M EXT. SUPPLY INSTALLED恒為H，因此得出在正常運(yùn)行時(shí)，M EXTERNAL SUPPLY ACTIVE為H，而NM EXTERNALSUPPLY ACTIVE則為L(zhǎng)。

當(dāng)ECB位置不在合，則有M EXTERNAL SUPPLY ACTIVE為 L，NM EXTERNAL SUPPLY ACTIVE為H。

因此，如果要發(fā)‘勵(lì)磁發(fā)電機(jī)電壓故障信號(hào)’，需要同時(shí)滿足ECB位置不在合且有機(jī)端電壓故障信號(hào)發(fā)出。

如圖3，圖4，由邏輯可知當(dāng)機(jī)端電壓與同步電壓差值V501-V37＜=-0.2002時(shí)，就會(huì)發(fā)MUGFAULT信號(hào)，而同步電壓取自勵(lì)磁變。

如果

A：機(jī)端PT故障

B：勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)有問(wèn)題

C：設(shè)定延時(shí)參數(shù)過(guò)小

都會(huì)引起機(jī)端電壓小于同步變電壓，也即在延時(shí)內(nèi)機(jī)端電壓建立速度過(guò)慢，便會(huì)造成電壓故障信號(hào)。

而在此同時(shí)，ECB再有不在合的狀態(tài)，就會(huì)發(fā)‘勵(lì)磁發(fā)電機(jī)電壓故障信號(hào)’。那么這個(gè)信號(hào)是如何使機(jī)組事故停機(jī)的呢？

如圖5，繼續(xù)分析，當(dāng)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)電壓故障時(shí)，邏輯會(huì)迅速將調(diào)節(jié)方式由自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)切至手動(dòng)電流調(diào)節(jié)方式，而此時(shí)機(jī)端電壓還未達(dá)到＞90%,而手動(dòng)電流也無(wú)法給出設(shè)定值去升壓，所以雖然勵(lì)磁尚在運(yùn)行，但在保持機(jī)端電壓一段時(shí)間后，最終因?yàn)榱鞒坛瑫r(shí)導(dǎo)致停機(jī)。

針對(duì)列出的原因，一方面可以采用延時(shí)V961設(shè)置加大來(lái)躲過(guò)事故停機(jī)。而另一方面，ECB不在合很明顯應(yīng)該是通訊信號(hào)不符引起的（同步變有壓，ECB在合）。

查看事故發(fā)生時(shí)的事件列表，ECB狀態(tài)沒(méi)有發(fā)生抖動(dòng)，據(jù)此可知硬布線應(yīng)該沒(méi)問(wèn)題，也即勵(lì)磁調(diào)節(jié)器與外部的通訊無(wú)異常（上送監(jiān)控信號(hào)正常）。那么可能的原因應(yīng)該是模塊與交換機(jī)之間，或者交換機(jī)與調(diào)節(jié)器的內(nèi)部通訊之間存在故障：也即交換機(jī)，DI6101模塊以及內(nèi)部LCOM板都有嫌疑。

事后經(jīng)過(guò)檢修仔細(xì)檢查，做以下處理：

（1）我廠1號(hào)機(jī)該延時(shí)設(shè)置為0.3 s，查看其他機(jī)組也是這個(gè)值，可以考慮基于安全的條件下，將這個(gè)延時(shí)V961值改大，避免類似情況的再次發(fā)生

（2）由于更換交換機(jī)與內(nèi)部LCOM板相對(duì)困難，且無(wú)明確原因能確定這幾個(gè)部件有故障，現(xiàn)暫時(shí)更換DI模塊A0027，繼續(xù)觀察系統(tǒng)還會(huì)否發(fā)類似信號(hào)再做確定。

3　結(jié)束語(yǔ)

勵(lì)磁系統(tǒng)作為電站的主要設(shè)備之一，確保其健康穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)電站安全生產(chǎn)中起著重要作用。該廠絕大多數(shù)由勵(lì)磁造成的啟動(dòng)不成功的原因歸結(jié)為勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部通訊問(wèn)題，因此建議：徹底改造勵(lì)磁內(nèi)部通訊，將信號(hào)轉(zhuǎn)換與通訊環(huán)節(jié)統(tǒng)一改為硬布線，可以排除以上問(wèn)題。4號(hào)機(jī)勵(lì)磁已經(jīng)完成了這部分的改造并得到了良好的應(yīng)用反饋，4號(hào)機(jī)因勵(lì)磁通訊引起的故障率已趨近于零。

[1]文伯瑜，姜龍華，等.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[2]林樹(shù)滋，張紹煌，等.小型同步發(fā)電機(jī)的可控硅勵(lì)磁[M].北京：水利電力出版社，1984.

[3]黃耀群，李興源，等.同步電機(jī)現(xiàn)代勵(lì)磁系統(tǒng)及控制[M].成都：成都科技大學(xué)出版社，1993.

[4]李鐘明，劉衛(wèi)國(guó)，劉景林，等.稀土永磁電機(jī)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999.

[5]竇一平，陳海鎮(zhèn).稀土永磁同步發(fā)電機(jī)外特性的向量法分析[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，1999（3）.

章亮（1982-），男，工程師，從事水電站運(yùn)行工作。

TV734.2

B

1672-5387（2015）11-0040-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.014

2015-07-31