一起Gerapid-8007滅磁開關故障引起的1 000 MW機組勵磁系統(tǒng)起勵失敗分析

摘要：平海發(fā)電廠2×1 000 MW機組勵磁系統(tǒng)為西門子THYRIPOL型勵磁裝置。該裝置采用廠用交流電經(jīng)二級管整流后起勵的方式。針對2019年平海發(fā)電廠發(fā)生的一起勵磁系統(tǒng)起勵失敗案例，經(jīng)分析該事故由Gerapid-8007滅磁開關故障引起，并據(jù)此提出了相應的處理措施，為類似故障的處理提供了參考。

關鍵詞：勵磁系統(tǒng);滅磁開關;起勵失敗;西門子;平海電廠

1 ? ?系統(tǒng)簡介

平海電廠1、2號機組為1 000 MW國產(chǎn)超超臨界燃煤發(fā)電機組，分別于2010年10月和2011年4月投產(chǎn)，其勵磁系統(tǒng)采用西門子THYRIPOL型勵磁裝置，滅磁開關型號為AEG公司生產(chǎn)的Gerapid-8007型滅磁開關。

勵磁系統(tǒng)主要參數(shù)：發(fā)電機額定功率1 000 MW;發(fā)電機額定電流23 778 A;發(fā)電機額定電壓27 kV;發(fā)電機額定勵磁電壓437 V;空載額定勵磁電壓144 V。滅磁開關主要參數(shù)：額定工作電流8 000 A;額定工作電壓2 000 V;額定開斷電流50 kA;分合閘控制電壓直流110 V。

2019年2號機組發(fā)生了一起開機起勵過程中因滅磁開關故障導致的起勵失敗事件，本文專門對此起勵失敗事件進行了分析。

2 ? ?事件概述及處理過程

2.1 ? ?事件概述

2019年某日09：02，2號機組維持轉速3 000 r/min，具備并網(wǎng)條件，DCS發(fā)給勵磁系統(tǒng)“開機令”，勵磁系統(tǒng)起勵超時，滅磁開關跳閘，發(fā)出“勵磁系統(tǒng)故障”報警。就地檢查勵磁系統(tǒng)控制面板顯示Field flashing time failure（起勵超時）及Feedback Error“on”Sec.CB（滅磁開關合故障）。經(jīng)過檢查，滅磁開關反饋接線無松動，控制器無異常，當場手動分合滅磁開關2次后，遠方DCS走并網(wǎng)程序，各項參數(shù)正常，10：05機組成功并網(wǎng)。

2.2 ? ?處理過程

檢查2號機組勵磁系統(tǒng)控制面板顯示3個報警信息，分別為：（1）A100：Field flashing time failure（1通道起勵超時）;（2）A200：Field flashing time failure（2通道起勵超時）;（3）A100：Feedback Error“on”Sec.CB（滅磁開關合故障）。檢查2號機組勵磁系統(tǒng)滅磁開關控制回路接線無明顯的異常情況。斷開起勵電源，手動分合2號機組勵磁系統(tǒng)滅磁開關，查看滅磁開關的位置信號正確，PLC顯示正確。再次進行機組起勵操作，起勵失敗，故障仍然存在。斷開起勵電源，手動分合2號機組勵磁系統(tǒng)滅磁開關，檢查控制回路，檢查反饋接點，查看滅磁開關的位置信號。進行2號機組起勵操作，2號機組勵磁系統(tǒng)啟動正常，2號機并網(wǎng)成功。

3 ? ?原因分析

第一次起勵時，2號機故障錄波測得滅磁開關合閘持續(xù)的時間為642 ms，發(fā)電機電壓二次值由0.204 V升至0.634 V。滅磁開關合閘，發(fā)電機電壓升高，說明起勵回路正常。第一次起勵故障錄波如圖1所示。

2號機勵磁系統(tǒng)報警A100：Feedback Error“on”Sec.CB（A100：滅磁開關合閘反饋消失）發(fā)生時間為09：02：45，報警A100：Field flashing time failure（A100：起勵超時）發(fā)生時間為09：03：07?？梢娤劝l(fā)生滅磁開關反饋接點消失，經(jīng)過22 s后，再出現(xiàn)勵磁超時失敗報警。根據(jù)報警還原事件順序為：起勵回路啟動，滅磁開關合閘，發(fā)電機電壓升高，滅磁開關反饋接點信號消失，勵磁裝置監(jiān)視起勵過程超過了最長限制時間，發(fā)出勵磁超時失敗報警。以此判斷滅磁開關反饋接點信號消失是導致勵磁系統(tǒng)故障的原因。

通過以上分析，機組調(diào)停后，對該套勵磁系統(tǒng)滅磁開關進行了返廠檢修，情況如下：

滅磁開關解體檢查發(fā)現(xiàn)的問題有：（1）弧觸頭有明顯電弧灼燒痕跡，如圖2所示，燒損嚴重，需要更換。（2）內(nèi)部聯(lián)動機構側軸略微變形，如圖3所示，是導致滅磁開關起勵過程中未合到位并保持的主要原因。

滅磁開關修復后試驗結果：手動進行斷路器合閘和分閘操作，斷路器合分閘正常，驅(qū)動機構完好。電動進行斷路器合閘和分閘，斷路器合、分閘正常，其控制回路正常完好。

測量Gerapid-8007斷路器合閘時間：3次分別為208.3 ms、207.7 ms、186.4 ms，滿足要求（≤300 ms）。分閘時間：3次分別為42.19 ms、42.38 ms、42.04 ms，滿足要求（≤50 ms）。主觸頭接觸電阻：3次分別為11.0 μΩ、10.9 μΩ，10.5 μΩ，滿足要求（≤30 μΩ）。

滅磁開關經(jīng)過解體檢修更換損壞元器件以后，經(jīng)過4次開機并網(wǎng)及6個月的穩(wěn)定運行，2號機組勵磁系統(tǒng)再未發(fā)生故障。

4 ? ?結語

滅磁開關作為勵磁系統(tǒng)的重要部件，工作人員需要對其加強檢查和維護保養(yǎng)。結合以上事件發(fā)生的原因，建議對于運行超過5年的勵磁系統(tǒng)，工作人員應對滅磁開關進行一次深度解體保養(yǎng)和維護，并且定期進行開關特性試驗，防止因滅磁開關故障導致勵磁系統(tǒng)起勵失敗乃至運行中引起跳閘事故。

[參考文獻]

[1] 竺士章.發(fā)電機勵磁系統(tǒng)試驗[M].北京：中國電力出版社，2005.

收稿日期：2020-02-05

作者簡介：袁功獻（1982—），男，湖北黃岡人，工程師，從事大型火力發(fā)電廠運行、維護工作。