一起600MW機(jī)組勵(lì)磁故障案例分析與處理

杜寧寧，于愛民

（1．華電國際電力股份有限公司技術(shù)服務(wù)中心，濟(jì)南250014；2.華電青島發(fā)電有限公司，山東青島265200）

一起600MW機(jī)組勵(lì)磁故障案例分析與處理

杜寧寧1，于愛民2

（1．華電國際電力股份有限公司技術(shù)服務(wù)中心，濟(jì)南250014；2.華電青島發(fā)電有限公司，山東青島265200）

勵(lì)磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分，勵(lì)磁裝置的性能直接影響同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。針對一臺(tái)600 MW機(jī)組勵(lì)磁裝置兩次故障造成的跳閘事故，分析勵(lì)磁裝置的故障原因，提出相應(yīng)處理措施，為今后類似故障的準(zhǔn)確判斷和及時(shí)處理提供借鑒。

勵(lì)磁裝置；ARCnet通信故障；整流橋閉鎖

0　引言

某電廠2×600MW燃煤發(fā)電機(jī)組，采用瑞士ABB原裝UNITROL5000自并勵(lì)勵(lì)磁裝置。勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)機(jī)端，經(jīng)勵(lì)磁變壓器送入可控硅整流柜，整流后經(jīng)單斷口磁場斷路器接入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路。UNITROL5000勵(lì)磁系統(tǒng)共由6面屏柜組成，1面調(diào)節(jié)器柜，1面滅磁柜，3面功率整流器柜和1面交流進(jìn)線柜［1-2］。

1　故障經(jīng)過

2015－01－12，4號(hào)機(jī)組有功功率605.3 MW，無功功率163 MVar，發(fā)電機(jī)定子電流18.4 kA，定子電壓18.9 kV，勵(lì)磁電流3 618 A，勵(lì)磁電壓340 V。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)通道II運(yùn)行，通道I備用。4號(hào)機(jī)組跳閘，SOE記錄首出原因“發(fā)電機(jī)跳閘”，發(fā)變組保護(hù)A、B柜“勵(lì)磁系統(tǒng)故障”動(dòng)作，聯(lián)跳汽機(jī)，鍋爐MFT動(dòng)作，廠用電切換正常。綜合分析勵(lì)磁調(diào)節(jié)器LCP顯示故障信息、發(fā)變組錄波器記錄、發(fā)變組保護(hù)和DCS報(bào)警信號(hào)，判斷為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的ARCnet通信故障，更換了通道I、II的COB板，通道II的EGC板和Arcnet通信同軸電纜。進(jìn)行了靜態(tài)交流采樣試驗(yàn)、小電流試驗(yàn)和開機(jī)過程中的“零起升壓試驗(yàn)”、“增減磁試驗(yàn)”、“±5%階躍試驗(yàn)”、“通道切換試驗(yàn)”、“EGC試驗(yàn)”、“滅磁試驗(yàn)”，試驗(yàn)結(jié)果正常，機(jī)組于1月14日恢復(fù)并網(wǎng)。

1月18日4號(hào)機(jī)組有功功率461.6 MW，無功功率162 MVar，發(fā)電機(jī)定子電流14.41 kA，定子電壓19.7 kV，勵(lì)磁電流3 160 A，勵(lì)磁電壓283 V。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)通道I運(yùn)行，通道II備用。4號(hào)機(jī)組跳閘，SOE記錄首出原因“發(fā)電機(jī)跳閘”，發(fā)變組保護(hù)A、B柜“勵(lì)磁系統(tǒng)故障”動(dòng)作。聯(lián)跳汽機(jī)，鍋爐MFT動(dòng)作，廠用電切換正常。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器LCP顯示故障信息、發(fā)變組錄波器記錄、發(fā)變組保護(hù)和DCS報(bào)警信號(hào)與1月12日報(bào)出的故障信息一致。

2　故障分析

2.1故障信息

事故發(fā)生后，現(xiàn)場調(diào)閱發(fā)變組保護(hù)故障錄波器記錄、整流柜柜面報(bào)警指示燈、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器LCP顯示故障信息、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器內(nèi)部故障信息，兩次事故報(bào)警信息完全相同。發(fā)變組故障錄波器顯示，勵(lì)磁變電流由2.3 A（二次值）突降至0.1 A啟動(dòng)錄波，490 ms后“勵(lì)磁系統(tǒng)故障”發(fā)出，勵(lì)磁變電流減小至0A，69 ms后，發(fā)變組主開關(guān)跳閘，機(jī)組跳閘。整流柜Fail、Off燈亮。

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器LCP顯示故障信息為：Converter failure（整流橋故障）；Converter 1（整流橋1退出）；Converter 2（整流橋2退出）；Converter 3（整流橋3退出）；Common STBY fault（備用通道綜合故障）；EGC fault（緊急備用通道故障）；Converter fail level 1（整流橋故障1段）；Converter fail level 2（整流橋故障2段）；Converter blocked（整流橋閉鎖）；CH ARC-net fault（通道通信故障）；Converter 4（整流橋4退出）；Converter 5（整流橋5退出）。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通道故障報(bào)文見表1、表2。

表1　通道I故障報(bào)文

表2　通道II故障報(bào)文

2.2檢查試驗(yàn)情況

2.2.1一次系統(tǒng)外觀檢查

檢查發(fā)電機(jī)出口TV、TA、勵(lì)磁變、勵(lì)磁封閉母線等一次設(shè)備均無異常，測量勵(lì)磁直流母線絕緣合格；檢查勵(lì)磁調(diào)節(jié)器1～5號(hào)整流柜、滅磁開關(guān)柜、進(jìn)線柜、控制柜，均無故障點(diǎn)。

2.2.2勵(lì)磁調(diào)節(jié)器檢查

檢查ARCnet通信線T、Y型接頭導(dǎo)通良好、測量終端電阻阻值93 Ω，符合廠家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；試驗(yàn)整流柜風(fēng)機(jī)電源切換回路，切換正常。外觀檢查脈沖總線扁平電纜及插接情況，未發(fā)現(xiàn)異常。

檢查24 V電源模塊G05、G15輸出正常，負(fù)極接地良好；測試帶載能力，結(jié)果正常。外加220V交流電源，電源模塊G05輸出24.5 V；輸出側(cè)接入0～14 Ω滑線電阻，調(diào)整阻值由14 Ω降至2.74 Ω，輸出電流由1.68 A升至8.93 A，電壓由24.5 V降至24.44 V。外加220 V交流電源，電源模塊G15輸出24.08 V；輸出側(cè)接入0～14 Ω滑線電阻，調(diào)整阻值由14 Ω降至2.69 Ω，輸出電流由1.584 A升至8.95 A，電壓由24.08V降至24.03V。

測量整流柜CIN板電源，結(jié)果正常，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。測量整流柜頂部電阻、電容，符合廠家標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4。

表3　整流橋CIN板24 V電源測量數(shù)據(jù)

表4　整流柜電阻、電容測量數(shù)據(jù)

2.3故障原因分析

根據(jù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器報(bào)文信息，通道I（11∶00∶32.3200）通道II（11∶00∶32.2400）報(bào)出CH ARCnet fault故障，通道I切換至本通道EGC方式運(yùn)行。由于兩通道均報(bào)出CH ARCnet fault故障，整流柜CIN板接收不到任何通信信息，整流橋觸發(fā)脈沖自動(dòng)閉鎖，勵(lì)磁電流下降，勵(lì)磁變高壓側(cè)波形由交流波形轉(zhuǎn)化為直流波形，三相電流同時(shí)存在，480 ms后，EGC板卡發(fā)出跳閘指令。

1月12日機(jī)組跳閘后，分析為勵(lì)磁系統(tǒng)ARCnet通信故障，更換了通道I、II的COB板，通道II的EGC板、ARCnet同軸電纜及通信接口。1月18日，再次發(fā)生相同的故障。所有相關(guān)檢查、測量和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均正常，只能用排除法進(jìn)行分析，懷疑導(dǎo)致本次故障的原因是由于24 V電源系統(tǒng)工作不穩(wěn)定造成ARCnet通信故障。裝置內(nèi)部電源如圖1所示，更換24 V電源模塊后，同樣故障未重復(fù)發(fā)生，驗(yàn)證兩次故障重復(fù)發(fā)生系24 V電源模塊工作不穩(wěn)定引起。24 V電源來自于廠用直流電源和勵(lì)磁變低壓側(cè)電源，當(dāng)24 V電源模塊G05、G15出現(xiàn)電壓突降或突升后，會(huì)導(dǎo)致MUB板輸出到COB板的電源異常，MUB板所帶負(fù)載比較大，COB板上有多種等級(jí)的電壓（5 V/12 V等）提供給ARCnet模塊、CPU模塊等，依據(jù)ABB裝置說明書這些電壓等級(jí)所允許的電壓波動(dòng)范圍不同，當(dāng)COB板電壓波動(dòng)達(dá)到個(gè)別模塊低電壓跳閘低限時(shí)，會(huì)發(fā)生兩個(gè)通道的ARCnet模塊出現(xiàn)重啟的可能性，導(dǎo)致工作通道通信故障（CH ARCnet fault）。各電壓等級(jí)低電壓跳閘限值見表5。

圖1　UNTROL5000裝置內(nèi)部電源供電示意

表5　控制面板電壓監(jiān)視數(shù)值V

3　處理措施

經(jīng)廠家技術(shù)人員與ABB公司瑞士總部聯(lián)系，處理意見為：“重點(diǎn)檢查COB板、24 V電源及負(fù)極接地、脈沖總線及ARCnet總線通信部分，如無異常更換上述部件”。更換勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的ARCnet通信故障通道I、II的COB板，通道II的EGC板、ARCnet通信電纜及接口；更換24 V電源模塊G05、G15、測量單元板（MUB板）；更換通信鏈條上的CIN板、脈沖總線、LCP板及與通道II的ARCnet同軸電纜、FBC部件。機(jī)組并網(wǎng)后，ABBUNTROL5000勵(lì)磁裝置工作正常。

4　結(jié)語

ABB UNTROL5000勵(lì)磁裝置在我國大型發(fā)電機(jī)組上廣泛應(yīng)用，其具有響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)精度高，保護(hù)功能完善等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的可靠性。UNTROL5000系統(tǒng)采用ARCnet總線控制模式，各通道之間、調(diào)節(jié)器與功率柜之間均通過ARCnet總線聯(lián)系。ARCnet總線通信設(shè)計(jì)上無冗余、容錯(cuò)率低，出現(xiàn)過多起因ARCnet通信故障造成的停機(jī)事件［3-5］。通過對一起ARCnet通信故障引起的停機(jī)事件進(jìn)行分析研究，為同類電廠提供借鑒，提高UNTROL5000系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

［1］李基成.現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用［M］.北京：中國電力出版社，2002.

［2］竺士章.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn)［M］.北京：中國電力出版社，2005.

［3］席國權(quán)，劉波元.ABB UNTROL5000勵(lì)磁系統(tǒng)幾例故障分析及處理［J］.中國西部科技，2011，10（1）：45-46.

［4］任曉駿，梁雪華，冷軍.UNITROL 5000勵(lì)磁系統(tǒng)幾種常見故障分析和處理［J］.浙江電力，2012（7）：27-29.

［5］唐建惠，栗河川，周文，等.600 MW機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)故障分析及處理措施［J］.河北電力技術(shù)，2010，29（6）：31-33.

Analysis and Processing of a 600MW Unit Excitation Fault

DU Ningning1，YU Aimin2
（1.Huadian Power International Corp Technical Service Center，Jinan 250014，China；2.Huadian Qingdao Power Company，QingDao 265200，China）

The excitation system is the important part of synchronous generator，and the performance of excitation device directly affects the reliability and the stability of the synchronous generator operation.In this paper，the tripping accident caused by two faults is analyzed for the excitation device of a 600 MW generator，the cause of the excitation device is analyzed，processing measures are put forward for

.

excitation device；ARCnet communication failures；rectifier bridge lock

TM621.3

B

1007－9904（2015）12－0061－04

2015-07-24

杜寧寧（1973），女，高級(jí)工程師，從事發(fā)電廠電氣技術(shù)管理工作；

于愛民（1970），女，高級(jí)工程師，從事發(fā)電廠電氣技術(shù)管理工作。