淺談發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障處理與防范對(duì)策

江濤

（江蘇國(guó)信協(xié)聯(lián)燃?xì)鉄犭娪邢薰?，江蘇 宜興 214203）

某公司發(fā)電機(jī)組為兩套9F 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，燃機(jī)發(fā)電機(jī)變壓器組與汽機(jī)發(fā)電機(jī)變壓器組分別聯(lián)合單元接線，采用聯(lián)合的發(fā)變線路組接線。其中，燃機(jī)發(fā)電機(jī)采用某公司的數(shù)字式靜態(tài)自并勵(lì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要由勵(lì)磁變壓器、可控硅整流橋、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器及起勵(lì)裝置、轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù)與滅磁裝置組成；勵(lì)磁變壓器的電源來(lái)自發(fā)電機(jī)機(jī)端；汽機(jī)發(fā)電機(jī)采用另一公司的自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。

1 事件經(jīng)過(guò)

×年×月×日1#聯(lián)合機(jī)組啟動(dòng)，5:05，燃機(jī)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器運(yùn)行方式為遠(yuǎn)方/自動(dòng)運(yùn)行模式，即發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)節(jié)方式；7:10，汽機(jī)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行。1#聯(lián)合機(jī)組逐加負(fù)荷。9:55，機(jī)組負(fù)荷帶至260MW（燃機(jī)169MW，汽機(jī)91MW），1#燃機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障造成發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置A、B 柜保護(hù)出口，燃?xì)鈾C(jī)組機(jī)組停機(jī)，隨后橫向保護(hù)2#汽機(jī)跳機(jī)。燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電機(jī)電氣量保護(hù)（雙套）、非電量保護(hù)及勵(lì)磁調(diào)節(jié)器均采用同一家公司產(chǎn)品。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

（1）發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置A、B 柜，非電量“外部來(lái)跳”（勵(lì)磁故障跳閘）動(dòng)作出口。

（2）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器故障報(bào)文（A 通道與B 通道信息基本一致）、1#燃機(jī)勵(lì)磁操作面板顯示F8 整流橋1 故障報(bào)警及電流監(jiān)視故障、F9 整流橋2 故障報(bào)警及電流監(jiān)視故障、系統(tǒng)故障、熔絲故障。整流橋1/2 橋臂電流監(jiān)視指示燈A13 熄滅。

（3）1#燃機(jī)發(fā)電機(jī)小室1#、2#可控硅功率柜A13 燈均不亮，A13 對(duì)應(yīng)為B 相（每個(gè)功率柜A11）。

（4）故障錄波器顯示燃機(jī)發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置接收到“勵(lì)磁系統(tǒng)故障信息”，外部來(lái)故障啟動(dòng)保護(hù)裝置出口約40ms后燃機(jī)GCB 及滅磁開(kāi)關(guān)先后跳閘。（與廠用電監(jiān)控信息一致）

3 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)及分析

3.1 功率單元假負(fù)載小電流測(cè)試

功率單元按N+1、150%容量配置，共3 個(gè)功率柜，2 個(gè)功率柜正常工作時(shí)可滿足額定的勵(lì)磁電流輸出；每個(gè)功率柜分別配置A11/A14、A13/A16、A15/A12 6 個(gè)晶閘管，對(duì)應(yīng)交流輸入電源的A、B、C 三相。

圖3

由于勵(lì)磁報(bào)警和A13 指示燈熄滅，可初步判斷整流橋1/2 可控硅A13 出現(xiàn)異常。為進(jìn)一步判斷原因，對(duì)功率單元進(jìn)行假負(fù)載小電流測(cè)試。從波形看1#功率柜和2#功率柜B相波形不正常（丟波、波形高度及間隔錯(cuò)誤），3#功率柜B相存在損耗，同時(shí)測(cè)量其相應(yīng)的脈沖監(jiān)測(cè)點(diǎn)也未測(cè)量到正常電壓。整流橋1/2 假負(fù)載測(cè)試波形如圖1。

圖1

圖2

檢查可控硅模塊A13 狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)其脈沖觸發(fā)板上1#功率柜整流橋脈沖輸出線4#、5#針存在短路現(xiàn)象，通過(guò)檢查測(cè)量脈沖輸出線絕緣電阻，絕緣時(shí)好時(shí)壞，2 人搖測(cè)、1 人間隙性搖動(dòng)輸出線就會(huì)出現(xiàn)絕緣到0 現(xiàn)象。4#、5#插針為圖3所示A13 中M、I 插針，M 為地，I 為觸發(fā)電平。4#、5#針短路導(dǎo)致I 觸發(fā)電平一直為低電平，二極管-V11 一直導(dǎo)通，-R11、-F11 過(guò)載燒壞（如圖2）。

由于3 只功率柜整流脈沖輸出線并聯(lián)，因此3 只功率柜B 相單元均存在相同情況。最終結(jié)果導(dǎo)致1#、2#功率柜觸發(fā)板損壞、3#功率柜觸發(fā)存在損耗。

3.2 原因分析

（1）勵(lì)磁系統(tǒng)退出原因。判斷整流橋1 脈沖電纜存在接地問(wèn)題，那么在勵(lì)磁正常運(yùn)行時(shí)此電纜發(fā)生接地，同時(shí)整流橋的脈沖電纜為并聯(lián)狀態(tài)，導(dǎo)致整流橋1/2 可控硅模塊A13 無(wú)法正常工作。橋臂電流監(jiān)視指示燈監(jiān)測(cè)到此問(wèn)題后，發(fā)出報(bào)警并退出了整流橋。勵(lì)磁系統(tǒng)在兩個(gè)整流橋退出后，勵(lì)磁系統(tǒng)給保護(hù)發(fā)信，然后勵(lì)磁系統(tǒng)退出，繼而觸發(fā)機(jī)組整體停運(yùn)。

（2）可控硅模塊脈沖觸發(fā)板受損原因。整流橋1 脈沖電纜發(fā)生接地后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都處于接地狀態(tài)，同樣脈沖電纜的并聯(lián)使得脈沖電纜均處于同樣狀態(tài)，導(dǎo)致脈沖觸發(fā)板持續(xù)工作，進(jìn)而過(guò)載受損。

4 處理經(jīng)過(guò)

（1）更換1#功率柜脈沖電纜和脈沖觸發(fā)板。

（2）測(cè)量脈沖線絕緣電阻。新脈沖電纜經(jīng)搖表檢查絕緣，針對(duì)內(nèi)部12 根接線正對(duì)負(fù)、正對(duì)正、正對(duì)地兩兩搖絕緣測(cè)試，絕緣良好。脈沖電纜恢復(fù)完畢后，其他功率柜脈沖電纜以相同方式共同搖絕緣測(cè)試，絕緣良好。

（3）假負(fù)載小電流測(cè)試。勵(lì)磁2 個(gè)通道分別以90°/60°/5°測(cè)試，波形顯示正常（1 周期20ms 內(nèi)6 個(gè)波頭），相應(yīng)測(cè)量整流橋最大輸出即5°時(shí)勵(lì)磁電壓為157V，與交流輸入側(cè)119V 相符。確定勵(lì)磁系統(tǒng)從兩個(gè)通道到脈沖電纜的控制回路及可控硅模塊的工作回路已恢復(fù)正常，圖4為3 個(gè)不同觸發(fā)角度的波形。

5 防范措施

（1）測(cè)量1#燃機(jī)發(fā)電機(jī)2#、3#功率柜整流橋脈沖輸出線各插針絕緣正常；

（2）待2#聯(lián)合機(jī)組停運(yùn)，測(cè)量3#燃機(jī)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁功率柜整流脈沖輸出線各插針絕緣，并檢查接觸情況。

圖4

（3）觸類旁通，舉一反三，排查現(xiàn)役機(jī)組其他類似問(wèn)題。

6 結(jié)語(yǔ)

在電力生產(chǎn)中，我們既要高度警惕“黑天鵝”事件,但絕不能忽視“灰犀?！笔录?。本文介紹了某電廠一起勵(lì)磁系統(tǒng)因功率單元脈沖線絕緣故障引起的停機(jī)事故，通過(guò)對(duì)這一小概率事故征象、處理過(guò)程及防范措施等的描述，旨在拋磚引玉，為同行技術(shù)人員提供一些思路，期間肯定還有一些不足與瑕疵，期待指導(dǎo)與斧正。