發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)和勵磁系統(tǒng)可靠性提升

費(fèi)維

摘要：發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)是發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的重要組成部分;因其動作不可靠，引發(fā)發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)可靠性差。本文結(jié)合實際工作中遇到的問題，歷經(jīng)多次的原因分析與整改;最終通過對滅磁開關(guān)本體復(fù)位彈簧的調(diào)整，以及發(fā)電機(jī)起勵邏輯的完善;有效的提升了發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)及勵磁系統(tǒng)可靠性。

Abstract： The generator de-excitation switch is an important part of the generator excitation system. Because of its unreliable action， it causes poor reliability of the generator excitation system. In this paper， combined with the problems encountered in the actual work， through the adjustment of the return spring of the de-excitation switch body and the improvement of the generator excitation logic， the reliability of the generator de-excitation switch and excitation system is effectively improved.

關(guān)鍵詞：滅磁開關(guān);后備分閘;勵磁調(diào)節(jié)裝置;發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點接地;起勵邏輯

Key words： de-excitation switch;backup opening;excitation regulation device;one-point grounding of generator rotor;excitation logic

中圖分類號：TM31? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）21-0191-02

0? 引言

發(fā)電機(jī)是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備;其中最常見的三相同步交流發(fā)電機(jī)由原動機(jī)拖動直流勵磁的同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，以轉(zhuǎn)速3000t/min旋轉(zhuǎn);根據(jù)電磁感應(yīng)原理，三相定子線圈便感應(yīng)出交流電勢。供給同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁電流的電源及其附屬設(shè)備的勵磁系統(tǒng)則是同步發(fā)電機(jī)必不可少的部分。而滅磁開關(guān)作為發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的重要組成部分;開機(jī)建壓前，投入滅磁開關(guān)，在發(fā)電機(jī)停機(jī)或事故情況下，跳開滅磁開關(guān)切斷勵磁回路電流，達(dá)到快速降低發(fā)電機(jī)電壓的目的。當(dāng)發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)動作不可靠，及發(fā)電機(jī)起勵建壓邏輯存在缺陷時，必然對發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)投運(yùn)帶來影響。

1? 情況簡介

某燃機(jī)電廠安裝有二套9E燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組;每套聯(lián)合循環(huán)機(jī)組擁有一臺燃機(jī)發(fā)電機(jī)及一臺汽輪發(fā)電機(jī)。燃機(jī)發(fā)電機(jī)（型號QFR-135-2）、汽輪發(fā)電機(jī)（型號QFJ-60-2）采用南京汽輪發(fā)電集團(tuán)生產(chǎn)的全空冷自并勵發(fā)電機(jī)，額定電壓/容量分別為13.8kV/135MW和10.5kV/60MW，發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)采用自并勵系統(tǒng)，由接于發(fā)電機(jī)機(jī)端的勵磁變壓器、功率整流柜、調(diào)節(jié)柜、滅磁柜、起勵裝置等設(shè)備構(gòu)成，調(diào)節(jié)器型號為國電南自生產(chǎn)的PSVR100，控制器為主/從方式運(yùn)行，每臺機(jī)組整流柜共2面，采用冗余配置。發(fā)變組保護(hù)采用是國電南自生產(chǎn)的DGT-801系列保護(hù)裝置。滅磁開關(guān)均采用安徽時代科聚電氣有限公司生產(chǎn)的DMX2-4型磁場斷路器。近期該電廠多次發(fā)生滅磁開關(guān)動作不可靠，以及起勵時機(jī)端電壓升壓異常的故障，對機(jī)組的安全投運(yùn)造成較大影響。

2? 幾起典型故障的原因分析與處理過程

2.1 典型故障1

2018年05月17日，1號燃機(jī)發(fā)電機(jī)停機(jī)時，滅磁開關(guān)后備分閘。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)1號燃機(jī)發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)傳動電磁鐵中的動鐵心未能下落到位。在拉開滅磁開關(guān)直流控制電源，外用桿子手動合上滅磁開關(guān)。滅磁開關(guān)直流控制電源送電，就地按滅磁開關(guān)合、分閘按鈕，開關(guān)動作正常。開關(guān)傳動電磁鐵下落位置正常，后備指分閘示燈滅。次日發(fā)電機(jī)并網(wǎng)正常。利用機(jī)組停運(yùn)期間檢查無果，后期機(jī)組并網(wǎng)也未再發(fā)生此類故障;因此認(rèn)為此次故障需進(jìn)一步進(jìn)行觀察，以確定故障原因。

2.2 典型故障2

2018年10月25日，1號燃機(jī)發(fā)電機(jī)起勵建壓時，發(fā)電機(jī)保護(hù)A屏 “轉(zhuǎn)子一點接地”保護(hù)動作。

檢修人員根據(jù)發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置的提示，對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路展開絕緣檢查。在對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組、勵磁電纜、勵磁直流母排以及勵磁系統(tǒng)各測量回路的絕緣測結(jié)果量均合格;得出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路沒有接地！就地合上發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)FMK，手動起勵正常;恢復(fù)后，由DCS系統(tǒng)遠(yuǎn)程合滅磁開關(guān)，DCS畫面正常操作，1號燃機(jī)發(fā)電機(jī)程控起勵建壓正常;發(fā)電機(jī)順利并網(wǎng)。

在后續(xù)的原因分析過程中，故障原因得到最終明確。首先，“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)”明確為誤報警。該燃機(jī)發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置為國電南自生產(chǎn)的DGT-801A保護(hù)裝置，保護(hù)裝置根據(jù)轉(zhuǎn)子電壓判斷轉(zhuǎn)子接地故障。在正常的起勵建壓過程中，起勵電源的投入時間設(shè)定為10s，但實際在起勵電源投入的3s中，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓就已升至大于10%額定電壓的電壓值，勵磁調(diào)節(jié)裝置AVR自動將起勵電源退出，由發(fā)電機(jī)自并勵勵磁系統(tǒng)繼續(xù)提供勵磁電流;所以在正常起勵建壓過程中不會引發(fā)“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)”動作。當(dāng)某種特定的情況下，在起勵電源退出后，發(fā)電機(jī)自并勵系統(tǒng)未能繼續(xù)提供勵磁電流;促使轉(zhuǎn)子電壓突然下降，保護(hù)裝置判別為轉(zhuǎn)子回路發(fā)生了短路，而使轉(zhuǎn)子電壓突然下降;因此保護(hù)裝置發(fā)報警信號。達(dá)到高高定值時，“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)”動作出口。

其次，誤起勵建壓的主要原因為滅磁開關(guān)動作不可靠引起。當(dāng)機(jī)組升速至3000r/min時，各限制條件正常退出，同時觸發(fā)“AVR開機(jī)”令;運(yùn)行人員在DCS畫面上進(jìn)行操作“投起勵電源”，該起勵電源維持10s。接著運(yùn)行人員在DCS畫面操作遠(yuǎn)程合滅磁開關(guān)，DCS后臺接到滅磁開關(guān)反饋信號，自動觸發(fā)“起勵建壓”令。此時，勵磁調(diào)節(jié)裝置AVR滿足裝置處在自動運(yùn)行狀態(tài)、接收到滅磁開關(guān)合閘信號、機(jī)端電壓低于10%的額定電壓、接收到外部 “起勵建壓”指令以及各保護(hù)動作信號消失的幾個條件下，啟動起勵建壓過程。由于勵磁調(diào)節(jié)器AVR所接收的滅磁開關(guān)合閘信號是接在滅磁開關(guān)的常閉輔助接點上。那么當(dāng)滅磁開關(guān)實際在分位，因接線虛接、松動等原因斷開，則會使AVR裝置誤認(rèn)為滅磁開關(guān)FMK已處在合閘位。又因發(fā)電機(jī)控制屏內(nèi)，發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)的“AVR開機(jī)”令與“起勵建壓”令被短接。故在此次機(jī)組啟動過程中，當(dāng)機(jī)組自動達(dá)到3000r/min時，勵磁調(diào)節(jié)裝置AVR已滿足條件，在未實際合閘滅磁開關(guān)的情況下，執(zhí)行起勵建壓動作;最終引發(fā)“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點接地”保護(hù)動作。

整改措施：對滅磁開關(guān)的輔助接點上的接線進(jìn)行檢查緊固;取消機(jī)組升速至3000r/min時自動觸發(fā)的“AVR開機(jī)”令。

2.3 典型故障3

2019年02月20日，3號發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時，滅磁開關(guān)不能合閘。經(jīng)處理后合上滅磁開關(guān)，但DCS畫面上卻無法起勵建壓。

檢修人員通過仔細(xì)觀察DCS后臺操作起勵過程中，勵磁調(diào)節(jié)器AVR裝置的變化;認(rèn)為AVR裝置未接收到“起勵建壓”指令。會同熱控人員查找后臺程控邏輯，發(fā)現(xiàn)程控邏輯出錯中止。熱控人員對程控邏輯重置后，運(yùn)行人員DCS畫面再次操作，3號發(fā)電機(jī)正常起勵并網(wǎng)。

結(jié)合前期3號發(fā)電機(jī)停機(jī)后，滅磁開關(guān)柜“分閘”指示燈不亮的故障處理經(jīng)過。檢修人員通過輕觸滅磁開關(guān)輔助接點，“分閘”指示燈正常點亮。因此認(rèn)為，3號發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)輔助接點，有不到位的現(xiàn)象。同時，因運(yùn)行人員在DCS后臺操作滅磁開關(guān)合閘，而實際滅磁開關(guān)未能正常合閘情況下，使DCS后臺程控邏輯無法順利執(zhí)行而非法中斷。

在20日晚，機(jī)組停運(yùn)后對滅磁開關(guān)再次進(jìn)行細(xì)致的檢查。經(jīng)過反復(fù)多次的嘗試;最終通過拉緊分閘復(fù)位彈簧約0.5cm后，多次分合閘成功，開關(guān)輔助接點均已正常到位;隨后為防止固定螺母松動，在已有二個螺母的基礎(chǔ)上，分別加上二個平墊，一個彈墊與一個螺母。并在以后的啟停機(jī)過程中得到驗證。

3? 此類故障的原因歸納及應(yīng)對措施

圍繞發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)、起勵時機(jī)端電壓升壓異常的故障，并非只有以上三起典型故障。在機(jī)組啟機(jī)過程中，多次發(fā)生滅磁開關(guān)動作不可靠的現(xiàn)象。通過對文中所述的三起典型故障的原因分析與處理過程，我們把此類故障的原因歸納為以下兩點：

3.1 滅磁開關(guān)的動作不可靠

因機(jī)組投運(yùn)已有8年，相關(guān)設(shè)備已開始頻繁出現(xiàn)同一類型故障。造成滅磁開關(guān)FMK輔助接點不可靠的原因可能存在以下幾點：

①因燃機(jī)作為調(diào)峰機(jī)組，啟停頻繁，滅磁開關(guān)動作次數(shù)較多;造成滅磁開關(guān)輔助接點的連桿等機(jī)構(gòu)磨損，間隙增大。

②燃機(jī)發(fā)電機(jī)滅磁柜工作環(huán)境不佳，且為強(qiáng)制散熱方式;造成柜內(nèi)積灰較多，滅磁開關(guān)輔助接點的連桿等活動機(jī)構(gòu)潤滑不好，有阻力增大、卡澀現(xiàn)象。

③滅磁開關(guān)觸頭多次操作后，引起觸頭接觸電阻增大，導(dǎo)通性能下降。

而往往忽略了滅磁開關(guān)分閘復(fù)位彈簧的拉力。電廠采用的DMX2-4型滅磁開關(guān)分閘復(fù)位彈簧的固定螺栓因只一頭進(jìn)行固定，且彈簧在拉伸過程中的振動，極易引起固定螺帽松動;從而發(fā)展到滅磁開關(guān)分閘不到位，輔助接點接觸不可靠;直至引發(fā)發(fā)電機(jī)組更嚴(yán)重的故障。

應(yīng)對措施即對滅磁開關(guān)分閘復(fù)位彈簧重新調(diào)整行程，恢復(fù)其應(yīng)有的拉力;同時通過加裝彈簧墊的方式，消除因固定螺帽的松動，而引起復(fù)位彈簧拉力變化的隱患。最終提高滅磁開關(guān)的動作可靠性。

3.2 后臺起勵邏輯存在缺陷及邏輯的執(zhí)行紀(jì)律不強(qiáng)

發(fā)電機(jī)DCS后臺起勵邏輯存在缺陷，“AVR開機(jī)”令與“起勵建壓”令一同發(fā)出。其次，在邏輯執(zhí)行出錯時，不能提供退出執(zhí)行的方法。此類問題，由熱控、電氣專業(yè)共同進(jìn)行修復(fù)、完善。

邏輯的執(zhí)行紀(jì)律不強(qiáng)。每一步邏輯執(zhí)行完畢后，運(yùn)行人員應(yīng)對現(xiàn)場設(shè)備確認(rèn)狀態(tài);是否已執(zhí)行完畢、到位，是否滿足下一步邏輯的執(zhí)行條件;避免誤操作引發(fā)事故。應(yīng)對措施為加強(qiáng)運(yùn)行人員的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，提高對設(shè)備的認(rèn)知。

經(jīng)過以上有針對性的整改，該燃機(jī)電廠發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)可靠性得到了很好的提升;在近一年多的機(jī)組啟動過程中，未再發(fā)生過同類故障。也為發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行提供的有力保障。

4? 結(jié)語

本文所述的二種故障原因都具有很強(qiáng)的隱蔽性。DCS后臺邏輯在調(diào)試過程中沒有發(fā)現(xiàn)的缺陷，將隱藏的非常深;一般只有在特定條件下才會暴露。同樣彈簧的緊力，一般檢修過程中不會去進(jìn)行檢測;而通過肉眼觀察，將很難明確。 因此，對我們技術(shù)人員在處理實際問題中，提出了更高的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]國電南京自動化股份有限公司.PSVR 100 發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)裝置技術(shù)說明書.

[2]國電南京自動化股份有限公司.PSVR 103滅磁及過壓保護(hù)裝置技術(shù)及使用說明書.

[3]安徽時代科聚電氣有限公司.1600～4000A DMX2型磁場斷路器產(chǎn)品說明書.

[4]國電南京自動化股份有限公司.DGT 801系列數(shù)字式發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)裝置技術(shù)及使用說明書.

[5]吳龍.發(fā)電機(jī)勵磁設(shè)備及運(yùn)行維護(hù)[M].中國電力出版社， 2019.

[6]方大千，方成，等.發(fā)電機(jī)勵磁裝置實用技術(shù)200問[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2016：233，275.

[7]孟凡超，吳龍.發(fā)電機(jī)勵磁技術(shù)問答及事故分析[M].中國電力出版社，2008：122-123.