一起水輪發(fā)電機勵磁整流橋可控硅擊穿事件原因剖析及處理

錦屏水力發(fā)電廠 張冬生 文華宇 李旭明 楊 浩 廖 偉 侯華東

一起水輪發(fā)電機勵磁整流橋可控硅擊穿事件原因剖析及處理

錦屏水力發(fā)電廠 張冬生 文華宇 李旭明 楊 浩 廖 偉 侯華東

本文對某水電廠水輪發(fā)電機勵磁整流橋可控硅擊穿異常事件經(jīng)過、事件記錄做了介紹，詳細介紹了現(xiàn)場處置過程，對異常事件原因做了深入的剖析，就這起事件提出了整改防范措施，以期對其他水電廠有所幫助。

勵磁；整流橋；可控硅；擊穿

1.故障前運行方式

1.1發(fā)變組系統(tǒng)

2B、3FB、4FB、5B、6FB并網(wǎng)運行；1F檢修，1B停電；2F、5F停機備用。

1.2500kV系統(tǒng)

500kV五回線路全部合環(huán)運行。

1.36kV系統(tǒng)

22B帶601M、602M、607M；23B帶603M；24B帶604M；25B帶605M、608M；26B帶606M；#1、#2外來電源充電備用。602M、603M、604M、605M、606M、60708開關(guān)備自投加用。

1.4負荷控制

二普斷面最大按3100MW控制，總負荷最大按3300MW控制，AGC投入。

2.事件記錄

2009 年 12 月 13 日 19 時 21 分，某大型水電站#1 機組在檢修并網(wǎng)調(diào)試結(jié)束后試運行期間，出現(xiàn)勵磁#4 整流橋可控硅擊穿，勵磁故障跳閘，甩有功 90MW，無功-110MVar。

2.1CCS 事件記錄

一號機故障錄波觸發(fā)，一號機GTUPS 跳GCB動作，一號機GTUPS跳FCB 動作，一號機組保護#2總跳動作，一號機勵磁變總故障（49F1）動作，GCB位置與機組狀態(tài)（P＞40MW）不對應退聯(lián)合控制，一號機勵磁故障，一號機勵磁跨接器動作，一號機勵磁電流限制到達動作，一號機勵磁一橋故障，一號機FCB分閘接點 2 動作，一號機FCB分閘接點1動作，一號機GCB分閘接點1動作，一號機GCB 分閘接點2動作。

2.2運行檢查記錄

（1）UMCP 屏GCB 故障、勵磁故障信號，GTUPS 保護屏勵磁故障信號。勵磁調(diào)節(jié)柜 LCP 顯示：inst. Exc. Overcurrent 2，standby trip 137 ，conv.fail level 1 197，converter blocked 196，arcnet node fail 195 ，converter 4 164；

（2）檢查#1 機勵磁系統(tǒng)：#4 功率柜內(nèi)的可控硅有燒傷痕跡，有焦糊味；

（3）#1 機組保護A套事件記錄：0ms勵磁故障（49F1）開入信號啟動，63ms #1GCB 跳閘（相對時間）；#1 機組保護B套事件記錄：0ms勵磁變過流（51E2）啟動，90ms勵磁故障（49F2）開入信號啟動，156ms#1GCB 跳閘（相對時間）；#1 機組故障錄波事件記錄：0ms勵磁變高壓側(cè)電流突變啟動（相對時間），171.2msFMK 跳閘，192ms GCB 跳閘。

3.現(xiàn)場處置過程

經(jīng)過現(xiàn)場檢查處理后，確認此次異常是由#1 機組勵磁#4 整流橋可控硅擊穿引起的，故對#1 機組勵磁#4 整流橋可控硅進行了更換處理，處理過程如下。

3.1更換#1 機組勵磁#4 整流橋

（1）拆除#4 功率柜整流橋與一次、二次回路的連接；

（2）拆除#4 功率柜阻容保護單元組件 R01；

（3）取出#4 功率柜風機單元；拆除#4 功率柜整流橋；

（4）安裝#4 功率柜新的整流橋組件；

（5）安裝#4 功率柜新的風機單元；

（6）恢復#4 功率柜所有一次、二次接線。

3.2更換#4 整流橋后上電前檢查

（1）上電前，再次檢查#4 功率柜一次、二次接線正確、牢固，功率柜內(nèi)無遺留物件；

（2）#4 功率柜風機控制回路檢查；檢查風機回路接線正確，風機回路測量：R12=0.1Ω，R13=0.1Ω，R49=44.7Ω，R59=44.7Ω，R68=45.9Ω，R78=63.6Ω，并模擬風機動作，檢查風機接點可準確動作；

（3）卸下滅弧罩，檢查發(fā)現(xiàn)滅磁開關(guān)動觸頭原燒痕上有一點粗糙的痕跡，用砂紙進行打磨，并用酒精擦拭干凈，無電弧燒傷的痕跡；

（4）滅磁電阻檢查測量滅磁電阻的靜態(tài)電阻：上串電阻=60.5Ω，下串電阻=56.1Ω；與小修前測量數(shù)據(jù)基本一致；

（5）#1、#2、#3 功率柜元器件檢查測量阻容保護電阻均為 1.5KΩ左右，電容測量為 32μF，其它元器件、控制回路檢查均正常。

3.3上電檢查

（1）上電后控制回路檢查正常，調(diào)節(jié)器參數(shù)檢查正常；

（2）通過對#1、#2、#3、#4 整流橋進行小電流試驗檢查，更換后的#4 整流橋及#1、#2、#3 整流橋波形正常，調(diào)節(jié)性能正常，并在#4 整流橋小電流試驗時和全橋小電流試驗時進行了錄波；

（3）風機試驗通過修改參數(shù)，分別使風機 FAN1、FAN2 啟動，風機 FAN1、FAN2 啟動均 正常，風機切換邏輯正常。

3.4空載試驗

（1）零起升壓試驗：通過對#1 機組進行零起升壓（20%～100%）試驗，機組升壓過程正常，現(xiàn)地增、減磁功能正常；

（2）現(xiàn)地起勵、逆變功能檢查正常，現(xiàn)地切遠方、遠方切現(xiàn)地功能檢查正常。自動切手動、手動切自動功能檢查正常，遠方啟勵、逆變功能檢查正常。PT 斷線功能檢查正常；

（3）#1、#2、#3、#4 整流橋均流試驗正常，均流達到96.88%。功率柜內(nèi)部溫度測量正常。#1 功率柜 R01 的溫度：123℃、#2 功率柜 R01 的 溫度：118℃、#3 功率柜 R01 的溫度：126℃、#4 功率柜 R01 的溫度：125℃。

4.原因分析

4.1 機組在升壓及帶負荷運行 5 小時后出現(xiàn)整流橋燒損現(xiàn)象，同時在現(xiàn)場檢查未發(fā)現(xiàn)金屬遺留物，可以排除整流橋內(nèi)部金屬短路的可能。

4.2 設備出現(xiàn)故障時，調(diào)節(jié)器動作正常；現(xiàn)場檢查#1、#2、#3 整流橋未發(fā)現(xiàn)異常，可以排除調(diào)節(jié)器控制出現(xiàn)異常導致故障的可能。

4.3 由于整流橋輸入側(cè)相間是有絕緣隔板相隔，故障后現(xiàn)場檢查絕緣擋板無燒傷痕跡，可以排除整流橋輸入側(cè)相間短路導致整流橋燒損的可能。

4.4 可控硅金屬散熱器兩端通過可控硅連接，故障后檢查沒有發(fā)現(xiàn)散熱器連接同一方位出現(xiàn)燒損現(xiàn)象，可以排除金屬直接連接散熱器短路的可能。

綜上所述，#1 機組勵磁#4 整流橋在運行過程中可控硅熱擊穿，電弧導致相間短路，導致相鄰風機蓋板燒損變形，燒損兩個金屬散熱器和快熔保險，最后勵磁系統(tǒng)過流動作，導致勵磁故障信號開出使機組跳閘。本次事件中勵磁、保護系統(tǒng)動作正確、可靠。

5.整改防范措施

5.1對燒損的整流橋可控硅、保險進行了更換。

5.2 加強對勵磁系統(tǒng)運行風險和可靠性分析，尤其對關(guān)鍵元件及其主要性能的進行風險評估，確保設備安全可靠運行，預防類似異常現(xiàn)象出現(xiàn)。

5.3加強勵磁系統(tǒng)檢修維護管理，在原廠家說明書基礎上增加整流橋檢測，如：對散熱器的絕緣檢查。

5.4清查勵磁系統(tǒng)備品，以備應急處理。

6.結(jié)語

各發(fā)電廠對勵磁整流橋可控硅出現(xiàn)的各種故障或問題必須予以足夠的重視，必須分析出故障或問題的原因，并采取相應的技術(shù)整改措施和防范措施，確保發(fā)電機勵磁系統(tǒng)長期安全穩(wěn)定運行。

［1］桂江峰.飛來峽水輪發(fā)電機勵磁整流橋受潮故障分析及［J］.廣東水利水電.

張冬生（1984—）男，本科，工程師，錦屏水力發(fā)電廠從事運行管理工作。