UNITROL 5000勵(lì)磁系統(tǒng)在1 000 MW機(jī)組的應(yīng)用及分析

許 震

(國(guó)電諫壁發(fā)電廠，江蘇 鎮(zhèn)江 212006)

某電廠1 000 MW機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)采用機(jī)端自并勵(lì)靜止勵(lì)磁方式，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器為瑞士ABB公司生產(chǎn)的UNITROL 5000微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。勵(lì)磁系統(tǒng)通過(guò)可控硅整流橋控制勵(lì)磁電流，達(dá)到調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)電壓和無(wú)功功率的目的。UNITROL 5000勵(lì)磁系統(tǒng)是一整套設(shè)備，正常情況下由控制室遠(yuǎn)控操作。勵(lì)磁系統(tǒng)控制方式開(kāi)關(guān)必須置于REMOTE(遠(yuǎn)方)，才能從控制室DCS畫(huà)面發(fā)出命令，此命令是通過(guò)勵(lì)磁系統(tǒng)以二進(jìn)制信號(hào)發(fā)出。而直接安裝在勵(lì)磁系統(tǒng)柜門(mén)前面板上的就地控制單元(ECT)，僅在調(diào)試、試驗(yàn)或緊急控制時(shí)使用，ECT的功能是控制和監(jiān)視UNITROL 5000勵(lì)磁系統(tǒng)。

1 現(xiàn)場(chǎng)異常問(wèn)題分析及措施

1.1 現(xiàn)場(chǎng)異常1

某機(jī)組在啟動(dòng)合滅磁開(kāi)關(guān)后，DCS中“勵(lì)磁調(diào)節(jié)器綜合故障報(bào)警”，查2號(hào)整流柜無(wú)輸出電流且有故障燈亮，整流屏上有“OFF”燈亮、“FAIL”燈亮，調(diào)節(jié)器屏上報(bào)“162”。2號(hào)整流柜出風(fēng)口無(wú)風(fēng)，清理濾網(wǎng)后將調(diào)節(jié)器切為就地并復(fù)位后正常。

根據(jù)設(shè)計(jì)，四個(gè)功率柜公用一個(gè)風(fēng)道結(jié)構(gòu)，分別由交流進(jìn)線柜和直流出線柜經(jīng)柜門(mén)濾網(wǎng)兩側(cè)進(jìn)風(fēng)。冷卻系統(tǒng)采用強(qiáng)迫風(fēng)冷方式。每個(gè)功率柜采用雙組風(fēng)機(jī)冗余冷卻，在風(fēng)壓或風(fēng)量不足時(shí)，備用風(fēng)機(jī)能自動(dòng)投入。整流柜冷卻風(fēng)機(jī)的風(fēng)量不足(即出風(fēng)口檔板接點(diǎn))作為閉鎖整流柜運(yùn)行條件之一，三臺(tái)或以上的整流柜被閉鎖時(shí)，則跳發(fā)電機(jī)。若柜門(mén)濾網(wǎng)積灰過(guò)多，將會(huì)使風(fēng)機(jī)吸入風(fēng)力不足，無(wú)法將其上部出風(fēng)板頂開(kāi)，出風(fēng)板上的微動(dòng)開(kāi)關(guān)便判為風(fēng)冷故障，從而發(fā)出異常信號(hào)。

從運(yùn)行角度來(lái)看，定期清理濾網(wǎng)做好維護(hù)，防止由于濾網(wǎng)堵塞而導(dǎo)致風(fēng)冷故障跳閘和開(kāi)機(jī)失敗。

ABB對(duì)冷卻風(fēng)的潔凈程度從濾網(wǎng)上嚴(yán)格限制，從保護(hù)設(shè)備的角度來(lái)講是？順的。但是，單純地把風(fēng)量不足(即出風(fēng)口檔板接點(diǎn))作為閉鎖整流柜運(yùn)行條件是否太嚴(yán)格，整流柜本身也帶有溫度保護(hù)，是否可同時(shí)考慮溫度情況。但出風(fēng)口檔板接點(diǎn)可靠性到底如何，會(huì)否在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行或停用，由于積灰、氧腐蝕等導(dǎo)致風(fēng)扇的出風(fēng)口檔板接點(diǎn)接觸不良等問(wèn)題。本文以一個(gè)會(huì)越來(lái)越不可靠的機(jī)械接點(diǎn)作為整流柜冷卻風(fēng)量是否正常和可投用的依據(jù)，勢(shì)必使得機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性大幅降低。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)異常2

某機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，滅磁開(kāi)關(guān)合不上，“146 Start-UP blocked extern”報(bào)警。

UNITROL 5000勵(lì)磁系統(tǒng)共有8個(gè)柜子，除AVR調(diào)節(jié)器柜外，其他每個(gè)柜門(mén)上都有門(mén)控開(kāi)關(guān)，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行中，柜門(mén)一旦打開(kāi)，將會(huì)有“勵(lì)磁系統(tǒng)故障”信號(hào)，報(bào)出“146 Start-UP blocked extern”報(bào)警。此信號(hào)，會(huì)致FCB ON及EXC ON指令無(wú)效。

如將所有柜門(mén)重新鎖緊后正常，在機(jī)組啟動(dòng)檢查勵(lì)磁系統(tǒng)無(wú)異常后將柜門(mén)進(jìn)行鎖緊，無(wú)相關(guān)異常信號(hào)。

在機(jī)組起勵(lì)過(guò)程中FCB ON及EXC ON指令無(wú)效將導(dǎo)致勵(lì)磁無(wú)法投入，而在機(jī)組正常運(yùn)行中這兩個(gè)指令的閉鎖又顯得毫無(wú)意義，這樣的設(shè)計(jì)又讓進(jìn)口設(shè)備對(duì)電氣邏輯的考慮和我們的習(xí)慣上區(qū)別較大，僅僅因?yàn)楣耖T(mén)未關(guān)好，而使FCB ON及EXC ON指令無(wú)效是因?yàn)榕氯藛T觸電，還是怕柜門(mén)打開(kāi)灰塵進(jìn)入對(duì)設(shè)備不利等。那平時(shí)在機(jī)組正常運(yùn)行中的檢查還需不需要再開(kāi)門(mén)檢查，并且F15熔絲熔斷、Q15開(kāi)關(guān)斷開(kāi)等原因也會(huì)使“146 Start-UP blocked extern”報(bào)警。若仍需開(kāi)門(mén)檢查，運(yùn)行人員會(huì)因習(xí)以為常而不重視這個(gè)報(bào)警信號(hào)，從而使其他原因引起的發(fā)信輕易逃開(kāi)監(jiān)視。為了避免檢查時(shí)頻繁告警以干擾運(yùn)行人員正常監(jiān)視，應(yīng)將門(mén)控開(kāi)關(guān)給短接掉從而避免該問(wèn)題出現(xiàn)。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)異常3

2012年9月15日，某機(jī)組在運(yùn)行中發(fā)來(lái)轉(zhuǎn)子回路接地信號(hào)，經(jīng)查為故障錄波器卡件回路接地引起，隔離故障錄波器后，接地現(xiàn)象消失。

由于機(jī)組故障錄波器原勵(lì)磁電流回路取自調(diào)節(jié)器+ER柜-X50端子排的1、2端子，1、2端子經(jīng)熔絲-F06與分流器-R06連接，使故障錄波器測(cè)量回路不能與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的強(qiáng)電隔離，造成故障錄波器有接地現(xiàn)象時(shí)，勢(shì)必影響發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路的絕緣情況。

為使故障錄波器測(cè)量回路能與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的強(qiáng)電隔離，將故障錄波器勵(lì)磁電流改取調(diào)節(jié)器+ER柜內(nèi)勵(lì)磁電流變送器-U18電流，將原接于+ER柜-X50端子排的1、2端子的電纜改接至+ER柜-X35端子排的8、58端。同時(shí)，將勵(lì)磁電流量回路由非冗余設(shè)計(jì)改為兩個(gè)勵(lì)磁調(diào)節(jié)通道完全冗余測(cè)量，配置實(shí)現(xiàn)完全雙重化。

1.4 現(xiàn)場(chǎng)異常4

時(shí)常發(fā)現(xiàn)某機(jī)調(diào)節(jié)器ECT屏操作界面數(shù)據(jù)不動(dòng)，其他界面正常，DCS中報(bào)“勵(lì)磁系統(tǒng)綜合故障報(bào)警”，同時(shí)機(jī)組AVC退出，至現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)器ECT死機(jī)，ECT與后臺(tái)通信中斷。再將ECT重啟后正常，后又將AVC投入正常。

從事故電廠的反應(yīng)情況來(lái)看，導(dǎo)致ARCnet故障的一個(gè)較大原因是就地控制屏LCP內(nèi)的一個(gè)封裝元件發(fā)熱引起，在今后的檢查維護(hù)中要加強(qiáng)對(duì)這一個(gè)部件的檢查。

在UNITROL 5000勵(lì)磁系統(tǒng)中，將ARCnet網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)用于勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部調(diào)節(jié)器、功率柜、滅磁柜、人機(jī)界面等設(shè)備的相互連接，進(jìn)行控制和信息交換，采用令牌傳輸，數(shù)據(jù)信息量大，雖然可以減少柜間接線，提高工藝水平，但一旦發(fā)生問(wèn)題后果將是嚴(yán)重的。

理論認(rèn)為，由于勵(lì)磁系統(tǒng)ARCnet總線承擔(dān)著勵(lì)磁系統(tǒng)控制和狀態(tài)信號(hào)交換，如果ARCnet總線發(fā)生松動(dòng)與各功率柜信號(hào)被中止交換，調(diào)節(jié)器失去對(duì)功率柜的控制將出現(xiàn)勵(lì)磁系統(tǒng)故障信號(hào)，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致機(jī)組非停。

針對(duì)因機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)ECT死機(jī)、通信中斷、綜合故障報(bào)警均會(huì)導(dǎo)致機(jī)組AVC自動(dòng)退出，故更換ECT裝置并升級(jí)ECT軟件狗驅(qū)動(dòng)程序，增加閉鎖、解鎖開(kāi)關(guān)，正常運(yùn)行時(shí)ECT僅監(jiān)視、不控制，其處于閉鎖狀態(tài)，需要就地控制時(shí)置解鎖位置，解決死機(jī)與每月定期誤發(fā)報(bào)警問(wèn)題。

1.5 現(xiàn)場(chǎng)異常5

2012年6月10日，某機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器綜合故障報(bào)警、通道切至2通道運(yùn)行。就地查為通道1：119(另一通道報(bào)警)故障報(bào)警；通道2：113(備用通道ARCnet故障)故障報(bào)警。經(jīng)檢查為兩通道間的通信連接中斷，通道1的COB板壞且故障無(wú)法復(fù)歸切回至通道1運(yùn)行，加強(qiáng)對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)及調(diào)節(jié)器檢查監(jiān)視。

在機(jī)組檢修期間，更換COB板并進(jìn)行測(cè)試正常后投運(yùn)正常。

1.6 現(xiàn)場(chǎng)異常6

2016年2月6日，某機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)綜合故障、功

功率柜整流器故障報(bào)警，AVC裝置退出。檢查發(fā)現(xiàn)，機(jī)組參數(shù)正常，現(xiàn)場(chǎng)檢查勵(lì)磁系統(tǒng)1號(hào)整流柜故障退出，ECT顯示整流橋1失靈、過(guò)壓吸收裝置失效、整流橋閉鎖，現(xiàn)場(chǎng)報(bào)“161”報(bào)警，整流柜CDP顯示屏上無(wú)顯示，其OFF燈亮，F(xiàn)AIL燈亮，電流顯示為零。經(jīng)查為此機(jī)在勵(lì)磁系統(tǒng)1號(hào)功率柜過(guò)壓吸收裝置故障，1號(hào)功率柜自動(dòng)退出運(yùn)行，故障信號(hào)無(wú)法復(fù)位，需停機(jī)檢查。

利用機(jī)組檢修期間更換整流柜SCI板及阻容吸收回路IGBT模塊,經(jīng)小電流試驗(yàn)測(cè)試正常后投運(yùn)正常。

2 結(jié)語(yǔ)

ABB公司生產(chǎn)的UNITROL5000型勵(lì)磁系統(tǒng)，在某廠1 000 MW機(jī)組投運(yùn)期間來(lái)看，總體運(yùn)行情況良好，在各種工況下，均能正常調(diào)節(jié)。但也存在一些異常情況發(fā)生，針對(duì)這些情況，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，以期消化并吸收UNITROL5000 型勵(lì)磁系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)，以促進(jìn)UNITROL5000 型勵(lì)磁系統(tǒng)在電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行，使得其勵(lì)磁系統(tǒng)與機(jī)組更加協(xié)調(diào)，確保機(jī)組安全運(yùn)行。