發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)外部控制回路存在問題的診斷與解決

摘 要：某電廠3號發(fā)電機(jī)因“失磁保護(hù)”動(dòng)作跳閘，引起機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)，經(jīng)過艱難的分析與診斷，最終才確認(rèn)“失磁保護(hù)”動(dòng)作的原因，及時(shí)將故障排除，很好地詮釋了“四不放過”原則，消除了影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的隱患，為機(jī)組再次啟動(dòng)并網(wǎng)后的長周期運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)外部控制回路；AVR外部跳閘指令；“失磁保護(hù)”動(dòng)作跳閘；抗干擾能力

1 概述

某電廠3號發(fā)電機(jī)是東方電機(jī)廠生產(chǎn)的QFSN-300-2-20型汽輪發(fā)電機(jī)。勵(lì)磁系統(tǒng)采用靜止半導(dǎo)體它勵(lì)方式，即發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流由同軸交流主勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的100Hz交流電經(jīng)靜止硅整流裝置整流后供給，主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流由同軸副勵(lì)磁機(jī)（永磁機(jī)）發(fā)出的400Hz交流電經(jīng)可控硅整流后供給（勵(lì)磁系統(tǒng)簡圖見圖1）。自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（AVR）采用上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究所提供的ABBUNITROL F型，2007年投運(yùn)。

圖1 3號發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)簡圖

2 事件經(jīng)過

事件發(fā)生前機(jī)組運(yùn)行工況：3號機(jī)組A、B、C、D磨煤機(jī)運(yùn)行，E磨煤機(jī)備用；鍋爐汽動(dòng)給水泵自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行正常，電泵備用；脫硫、脫硝、電除塵系統(tǒng)運(yùn)行正常；3號高廠變帶6kV 3A、3B段運(yùn)行正常，02號啟動(dòng)變備用。

機(jī)組主要熱力參數(shù)：主汽壓力16.5MPa、主汽溫度540℃；再熱汽壓力3.43MPa、再熱汽溫度533℃；爐膛負(fù)壓-0.07kPa；總煤量130t/h，一次風(fēng)壓8.4kPa。

主要電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)：3號發(fā)電機(jī)有功270MW、無功113MVAR、3號發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓346V、轉(zhuǎn)子電流1764A；副勵(lì)磁機(jī)電壓199V、主勵(lì)磁機(jī)電流95A；主勵(lì)轉(zhuǎn)子電壓49V；6kV母線電壓6.2kV；380V母線電壓393V。

3號機(jī)組正常運(yùn)行中突然發(fā)“失磁保護(hù)跳閘”、“3號故障錄波器啟動(dòng)”報(bào)警信號，3號發(fā)電機(jī)跳閘，汽輪機(jī)跳閘、鍋爐MFT；主再熱汽門關(guān)閉，調(diào)速汽門、各段抽汽逆止門、高排逆止門關(guān)閉；汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速開始下降；3號機(jī)組6kV廠用電自動(dòng)切換成功；3號機(jī)組轉(zhuǎn)速到0后，盤車自動(dòng)投入；3號爐脫硫、脫硝系統(tǒng)按規(guī)定停運(yùn)；其它操作按機(jī)組停運(yùn)后相關(guān)要求執(zhí)行。

3 檢查與診斷

3.1 發(fā)電機(jī)故障錄波記錄情況

開關(guān)量：17時(shí)36分29秒200.33ms，Q02開關(guān)（勵(lì)磁調(diào)節(jié)器出口開關(guān)）斷開。Q02開關(guān)斷開377.9ms后，勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置（AVR）退出運(yùn)行，3768.9ms后3號機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作，5140ms后Q7開關(guān)（發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)）斷開，5186.3ms后首223開關(guān)（3號發(fā)電機(jī)主開關(guān)）斷開。

模擬量：Q02開關(guān)斷開前3號發(fā)電機(jī)、主勵(lì)磁機(jī)、廠用6kV及380V系統(tǒng)電氣量均正常；3號機(jī)直流110V兩組控制電源電壓全部正常。

3.2 發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作情況

發(fā)變組“失磁保護(hù)”動(dòng)作出口跳閘。

3.3 停機(jī)后的檢查情況

停機(jī)以后，對3號發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器柜內(nèi)設(shè)備檢查，未發(fā)現(xiàn)二次接線有絕緣損壞、發(fā)熱、異味等現(xiàn)象；對發(fā)電機(jī)“出口開關(guān)”及輔助接點(diǎn)檢查，未發(fā)現(xiàn)異常；對發(fā)電機(jī)“滅磁開關(guān)”及輔助接點(diǎn)檢查，也未發(fā)現(xiàn)異常。

對發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行檢查，通過后臺(tái)維護(hù)系統(tǒng)調(diào)取勵(lì)磁調(diào)節(jié)器記錄，有AVR外部跳閘令“User event 1”存在。另外根據(jù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器軟件邏輯分析，如果為Q02開關(guān)偷跳（沒有外部跳閘指令），勵(lì)磁系統(tǒng)將會(huì)發(fā)出“低勵(lì)限制器動(dòng)作”報(bào)警，如果限制不成功將自動(dòng)切換至另一臺(tái)調(diào)節(jié)器運(yùn)行，調(diào)取記錄檢查未發(fā)現(xiàn)有“低勵(lì)限制動(dòng)作”報(bào)警，也未發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)器切換記錄，因此排除Q02開關(guān)偷跳的可能，可以判斷Q02開關(guān)斷開是由于接到外部跳閘指令導(dǎo)致。

AVR外部跳閘指令是由K02繼電器動(dòng)作引起的，能引起K02動(dòng)作的只有兩個(gè)量：發(fā)電機(jī)“出口開關(guān)”斷開或發(fā)電機(jī)“滅磁開關(guān)”斷開；從故障錄波記錄可以定性發(fā)電機(jī)“出口開關(guān)”和發(fā)電機(jī)“滅磁開關(guān)”的斷開是在Q02開關(guān)斷開之后，是由發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作引發(fā)的，因此排除外部跳閘指令是由發(fā)電機(jī)“出口開關(guān)”斷開或發(fā)電機(jī)“滅磁開關(guān)”斷開引起的。因此，將檢查重點(diǎn)放在K02繼電器動(dòng)作原因上：檢查K02繼電器回路絕緣正常（1000V搖表測試大于50兆歐）；現(xiàn)場模擬K02繼電器控制回路直流接地，K02繼電器沒有動(dòng)作，排除直流系統(tǒng)故障引起K02繼電器動(dòng)作。測試K02繼電器啟動(dòng)功率為0.348W，功率較小，易受干擾。通過廠家了解，K02繼電器受到外部干擾動(dòng)作已不是第一次，截止目前，他們已經(jīng)處理了多臺(tái)同類問題機(jī)組，目前新型的勵(lì)磁系統(tǒng)K02繼電器已全部采用大功率中間繼電器（啟動(dòng)功率大于5W）。因此，分析認(rèn)為K02繼電器動(dòng)作的原因?yàn)閱?dòng)功率小，抗干擾能力差，受到干擾引起誤動(dòng)，進(jìn)而造成Q02開關(guān)跳閘，發(fā)電機(jī)失磁，失磁保護(hù)動(dòng)作跳閘。

4 原因確定

根據(jù)發(fā)變組故障錄波圖、發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作報(bào)告和停機(jī)后檢查情況分析認(rèn)為：3號發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器出口開關(guān)Q02跳閘，是引起3號發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作的直接原因。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器外部跳閘繼電器K02受到外部回路干擾引起誤動(dòng)，進(jìn)而造成勵(lì)磁調(diào)節(jié)器出口開關(guān)Q02跳閘，機(jī)組失磁，機(jī)組失磁保護(hù)動(dòng)作跳閘。

5 暴露問題

通過此次事件，暴露出諸多問題：調(diào)節(jié)器生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)方面：調(diào)節(jié)器控制回路設(shè)計(jì)存在缺陷，K02繼電器抗干擾能力差；勵(lì)磁回路無故障監(jiān)視功能。設(shè)備管理方面：技術(shù)管理人員技能水平不高，對設(shè)備特性掌握不夠，過分信賴生產(chǎn)廠家的設(shè)計(jì)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方面存在的問題，更談不上及時(shí)與廠家技術(shù)人員溝通，消除隱患；防止機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)的技術(shù)措施落實(shí)不到位，專業(yè)技術(shù)管理人員對設(shè)備可能存在的薄弱點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)不清楚，對可能引起機(jī)組跳閘設(shè)備運(yùn)行狀況重視程度不夠；電廠的設(shè)備管理體系可能存在問題，專業(yè)技術(shù)管理人員被迫沉浸在繁重冗雜的具體無效事務(wù)之中，沒有機(jī)會(huì)外出交流學(xué)習(xí)、開闊眼界，也不能抽出必要時(shí)間了解專業(yè)技術(shù)的發(fā)展情況。

6 采取的防范措施

6.1 增加K02繼電器抗干擾能力

在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器外部跳閘繼電器K02上并聯(lián)增加一個(gè)大功率K02′繼電器，新增繼電器K02′采用南瑞NR0521B繼電器，該啟動(dòng)功率大于7W，增加外部跳閘回路抗干擾能力。因南瑞NR0521B繼電器只有兩組接點(diǎn)，不能滿足現(xiàn)場3組接點(diǎn)需要，所以實(shí)施并聯(lián)，并聯(lián)后測試動(dòng)作功率：K02繼電器啟動(dòng)功率為5.4W，K02′啟動(dòng)功率為7.2W，滿足要求，另外測試動(dòng)作電壓值滿足國標(biāo)要求，可以保證可靠動(dòng)作。

6.2 增加外部繼電器K02、K02′動(dòng)作監(jiān)視回路

為加強(qiáng)外部跳閘繼電器的動(dòng)作監(jiān)視，將兩個(gè)外部跳閘繼電器K02、K02′的備用接點(diǎn)引入故障錄波器進(jìn)行監(jiān)控，為今后的AVR故障跳閘的分析提供便利。

6.3 改進(jìn)設(shè)備管理體系不足，強(qiáng)化設(shè)備技術(shù)管理

電廠已充分認(rèn)識到設(shè)備管理機(jī)制上存在的不足，最大限度把專業(yè)技術(shù)管理人員從繁重冗雜的具體無效事務(wù)之中解放出來，與專業(yè)無關(guān)的事不干或少干，使他們能夠?qū)Ｐ闹轮居谄渎氊?zé)范圍內(nèi)的技術(shù)管理工作。具體做法是：除罷專業(yè)技術(shù)專題會(huì)，無關(guān)緊要的會(huì)議不開或者少開；無關(guān)緊要的報(bào)表不要或少要；鼓勵(lì)各種專業(yè)技術(shù)管理人員積極參加相應(yīng)的各種專業(yè)技術(shù)學(xué)習(xí)班、研討會(huì)，加強(qiáng)交流學(xué)習(xí)，開闊視野，提高專業(yè)技術(shù)水平。

各級專業(yè)技術(shù)管理人員要加強(qiáng)自身技術(shù)修養(yǎng)，抓住一切機(jī)會(huì)，積極參加各種專業(yè)技術(shù)學(xué)習(xí)班、研討會(huì)，不斷學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)知識，勤奮好學(xué)，不恥下問；盡心盡責(zé)，勤勤懇懇，不斷提高對自己管轄設(shè)備的了解程度，掌握設(shè)備的健康水平，認(rèn)真組織、全方位開展設(shè)備隱患排查治理工作，切實(shí)解決設(shè)備存在的隱性問題；敏于行動(dòng)，勤于思考，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備設(shè)計(jì)過程中存在的隱患，及時(shí)與廠家技術(shù)人員溝通，并及早制定相應(yīng)的防范措施，防患于未然。

結(jié)束語

事件發(fā)生后，立即在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器外部跳閘繼電器K02上并聯(lián)增加一個(gè)大功率K02′繼電器；增加外部繼電器K02、K02′動(dòng)作監(jiān)視回路，3號機(jī)組重新啟動(dòng)并網(wǎng)，一直運(yùn)行良好，6個(gè)月后，因調(diào)度命令，停機(jī)備用。實(shí)踐證明，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)回路設(shè)計(jì)時(shí)存在的問題得到了徹底解決。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T 14285-2006 繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程.

[2]DL/T 843-2010 大型汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件.

作者簡介：喬樂俠（1964，05-），男，漢族，工程師，大唐洛陽首陽山發(fā)電有限責(zé)任公司原副總工程師兼發(fā)電部長，主要從事發(fā)電廠集控運(yùn)行管理工作。