張河灣電站SFC控制器電源模塊故障缺陷分析及處理

龍福海,黃 嘉,郭旭東,張夢(mèng)云

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

1 引言

張河灣電站位于河北省石家莊市井陘縣測(cè)魚(yú)鎮(zhèn)附近的甘陶河干流上，距石家莊市公路里程77 km。該電站總裝機(jī)容量為1 000 MW，安裝4臺(tái)單機(jī)容量250 MW的單級(jí)混流可逆式水泵水輪機(jī)組。該電站抽水工況時(shí)的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式分為靜止變頻啟動(dòng)（SFC）及背靠背啟動(dòng)兩種方式，其中靜止變頻啟動(dòng)為主用啟動(dòng)方式。

靜止變頻啟動(dòng)具有啟動(dòng)力矩大、對(duì)電網(wǎng)的干擾小及可靠性和自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。該電站配置一套靜止變頻啟動(dòng)裝置系統(tǒng)，位于地下廠房附屬用房，由輸入/輸出開(kāi)關(guān)、輸入/輸出變壓器、變頻單元、控制單元、保護(hù)單元及輔助單元等幾部分組成，由法國(guó)COVERTEAM公司供貨，于2007年12月投入運(yùn)行，已投運(yùn)12年。

2 故障現(xiàn)象

2019年05月05日，在機(jī)組停機(jī)穩(wěn)態(tài)時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)SFC系統(tǒng)故障報(bào)警，報(bào)警信息如下：

11:17:31 SFC N-TRIP-TRIP SFC系統(tǒng)跳閘

11:17:31 SFC System Healthy YES-NO SFC系統(tǒng)故障

11:17:31 Emergency Stop Normal-Fault SFC系統(tǒng)緊急停機(jī)

11:17:31 Pib-Vmic Communication Fault SFC板卡通信故障

運(yùn)維人員立即赴現(xiàn)地對(duì)SFC系統(tǒng)進(jìn)行檢查，SFC系統(tǒng)KEYPED（手操器）報(bào)警如下：

11:17:31 PIB rack supply FT PIB板卡電源故障

11:17:31 Electrical Stop SFC系統(tǒng)緊急停機(jī)動(dòng)作

11:18:00 值守長(zhǎng)通知運(yùn)維負(fù)責(zé)人及班組負(fù)責(zé)人，并安排專(zhuān)業(yè)人員對(duì)該缺陷進(jìn)行分析及處理。

3 原因分析

3.1 原因排查

對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警及SFC系統(tǒng)報(bào)警進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，SFC系統(tǒng)PIB板卡電源故障是監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)一系列報(bào)警的直接原因，故初步判斷本次缺陷的直接原因是PIB板卡電源出現(xiàn)異常。

根據(jù) SFC系統(tǒng) KEYPED“PIB rack supply FT”報(bào)警編號(hào)（59）逐步進(jìn)行原因追溯，SFC系統(tǒng)具體程序分析過(guò)程見(jiàn)圖1。

根據(jù)SFC系統(tǒng)程序描述可知，當(dāng)1個(gè)或者N個(gè)板卡供電電源故障時(shí)，SFC系統(tǒng)會(huì)報(bào)“PIB rack supply FT”報(bào)警。

圖1 SFC系統(tǒng)具體程序分析過(guò)程

由上可知，SFC系統(tǒng)故障可能的原因如下：

（1）SFC 控制器某些板卡故障，導(dǎo)致程序判斷電源故障；

（2）SFC控制器外部供電回路存在異常情況；

（3）SFC控制器機(jī)架電源故障。

3.2 故障定位

（1）在故障未復(fù)歸的情況下，用調(diào)試電腦連接SFC系統(tǒng)控制器，查看程序中故障信息，發(fā)現(xiàn)所有的板卡均判斷電源故障，故可排除某些板卡故障因素。

（2）檢查SFC系統(tǒng)控制器外部供電回路，各部位接線端子緊固，各節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定且無(wú)波動(dòng)現(xiàn)象，故可判斷SFC控制器外部供電回路正常。

（3）重啟SFC控制器時(shí)速度緩慢，啟動(dòng)過(guò)程中存在啟動(dòng)指示燈間歇性閃爍現(xiàn)象，再結(jié)合上述排查工作，可判斷SFC控制器機(jī)架電源模塊存在電壓不穩(wěn)等故障，需進(jìn)行檢查處理或整體更換。

4 處理過(guò)程

SFC系統(tǒng)控制器電源模塊置于控制器機(jī)箱內(nèi)部，若要更換電源模塊，需將整個(gè)控制器（含機(jī)箱）拆下，才可對(duì)內(nèi)部的電源模塊進(jìn)行檢查處理或整體更換。SFC控制器電源模塊故障缺陷處理過(guò)程如下：

4.1 將SFC控制器（含機(jī)箱）拆下

（1）拆下SFC系統(tǒng)光纖觸發(fā)卡PIB303A、PIB303B，為了節(jié)省操作時(shí)間，可不逐一拆除板卡上的光纖，板卡帶光纖一同拆下即可，但操作過(guò)程需特別注意，防止損壞光纖，造成事故擴(kuò)大。

（2）為了減少工作量，直接拆除SFC系統(tǒng)各板卡（7750、101C、101A、100E）外部接線，做好標(biāo)記并綁扎牢固，控制器各板卡無(wú)須拆下（不影響機(jī)箱拆卸）。

（3）拆除機(jī)箱的固定螺栓，將機(jī)箱整體拆出（此時(shí)需注意機(jī)箱接地線及電源線，電源線可直接拔下，機(jī)箱接地線需要拆除）并安放至指定位置。

4.2 對(duì)SFC控制器原電源模塊進(jìn)行檢測(cè)

（1）為了檢測(cè)SFC控制器電源模塊，需拆除機(jī)箱的后擋板，機(jī)箱后檔版拆除后可看到電源模塊。

（2）對(duì)SFC控制器電源模塊進(jìn)行檢測(cè)：在電源模塊輸入端接入220 V交流電源，電源模塊冷卻風(fēng)扇已不能正常運(yùn)行，測(cè)量輸出側(cè)電壓，發(fā)現(xiàn)電源模塊存在輸出電壓偏低（正常為12 V DC）且不穩(wěn)定等現(xiàn)象，進(jìn)一步說(shuō)明該電源模塊故障,需進(jìn)行更換。

4.3 SFC控制器電源模塊更換后測(cè)試

新電源模塊安裝完成后，外接220 V交流電源進(jìn)行上電試驗(yàn)，電源模塊運(yùn)行狀況良好，輸出電壓穩(wěn)定（為了降低風(fēng)險(xiǎn)，在上電試驗(yàn)前建議將控制器板卡全部拆除，防止電源模塊輸出電壓過(guò)高或者不穩(wěn)定損傷板卡）。

4.4 SFC控制器上電試驗(yàn)

將SFC控制器機(jī)箱回裝至原安裝位置，板卡外部接線及光纖觸發(fā)卡回裝前后分別對(duì)SFC控制器上電進(jìn)行試驗(yàn)，控制器啟動(dòng)速度明顯提高，各板卡顯示均正常，電源模塊更換效果良好。

4.5 SFC系統(tǒng)拖動(dòng)機(jī)組抽水啟動(dòng)試驗(yàn)

SFC系統(tǒng)控制器電源模塊更換完成后，電源模塊試驗(yàn)正常，控制器上電試驗(yàn)正常，結(jié)合機(jī)組抽水計(jì)劃，SFC系統(tǒng)拖動(dòng)機(jī)組抽水方向啟動(dòng)正常，缺陷處理完畢。

5 結(jié)論

張河灣電站SFC系統(tǒng)設(shè)備為進(jìn)口設(shè)備，存在圖紙資料不全、培訓(xùn)資源有限等一系列問(wèn)題，且SFC系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)維保深度不夠，控制器內(nèi)部器件未定期進(jìn)行測(cè)試檢查。張河灣電站將積極與設(shè)備廠家聯(lián)系，收集當(dāng)前缺少的設(shè)備資料，完善設(shè)備臺(tái)賬，提升設(shè)備管理水平；加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)人員培訓(xùn)，增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員對(duì)進(jìn)口設(shè)備的認(rèn)知程度，提高運(yùn)維人員設(shè)備維護(hù)能力；根據(jù)實(shí)際情況，將SFC控制器內(nèi)部元器件檢查試驗(yàn)項(xiàng)目納入專(zhuān)業(yè)維保范圍，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的缺陷隱患，保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。