祁陽(yáng)水電站勵(lì)磁系統(tǒng)不均流故障處理實(shí)例

徐小州（湖南新華白竹洲水電開(kāi)發(fā)有限公司，長(zhǎng)沙 410000）

祁陽(yáng)水電站勵(lì)磁系統(tǒng)不均流故障處理實(shí)例

徐小州
（湖南新華白竹洲水電開(kāi)發(fā)有限公司，長(zhǎng)沙 410000）

介紹了如何在試驗(yàn)設(shè)備條件簡(jiǎn)陋的情況下對(duì)勵(lì)磁功率柜嚴(yán)重不均流故障的分析、排查、處理過(guò)程，為電站自行消除此類(lèi)故障提供操作簡(jiǎn)便的案例作為借鑒。

勵(lì)磁；可控硅；不均流；處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.204

1　設(shè)備概況

祁陽(yáng)水電站4臺(tái)25MW燈泡貫流式發(fā)電機(jī)組均采用由武漢洪山科技有限公司生產(chǎn)的ZL-088型微機(jī)勵(lì)磁裝置，該裝置由兩套自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置和一套手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置、兩套整流單元、轉(zhuǎn)自過(guò)電壓保護(hù)滅磁電阻、滅磁開(kāi)關(guān)、勵(lì)磁變等組成。額定勵(lì)磁電壓227V，額定勵(lì)磁電流830A。

2　故障情況

3#機(jī)組勵(lì)磁功率柜2柜均流系數(shù)低于75%。

3　故障原因初析

祁陽(yáng)水電站機(jī)組自2010年投運(yùn)以來(lái)，各機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行狀況不佳，尤其是功率柜兩柜不均流的現(xiàn)象呈現(xiàn)日益嚴(yán)重的發(fā)展趨勢(shì)，又以3#機(jī)組的均流系數(shù)最小，在查閱了廠家技術(shù)手冊(cè)和有關(guān)技術(shù)文檔后結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行工況分析故障原因存在以下三種可能：

（1）可控硅觸發(fā)不一致。由于2個(gè)可控硅整流橋公用一個(gè)勵(lì)磁變壓器，所以它們的交流側(cè)輸入電壓是相等的，在忽略可控硅通態(tài)壓降差異的基礎(chǔ)上，如果每個(gè)可控硅整流橋交直流回路的等效電阻和電感都相等，則可控硅觸發(fā)的一致性直接決定了電壓源并聯(lián)支路電壓的大小，導(dǎo)致可控硅整流柜之間的不均流現(xiàn)象。

（2）當(dāng)可控硅觸發(fā)的一致性很好時(shí)，如果每個(gè)可控硅整流橋交直流回路的等效電阻和電感也都相等，則可控硅個(gè)體存在的通態(tài)壓降差異可導(dǎo)致可控硅整流柜產(chǎn)生不均流。

（3）交直流回路阻值存在差異。當(dāng)可控硅的平均通態(tài)壓降相等，且可控硅觸發(fā)的一致性很好，則交直流回路由于電纜或銅排長(zhǎng)度的不同導(dǎo)致等效阻抗存在差異也是成為可控硅整流柜不均流的主要因素。

4　處理過(guò)程

4.1前期分析及處理過(guò)程

在通過(guò)測(cè)量各部連接電纜的長(zhǎng)度后初步排除了由于導(dǎo)線長(zhǎng)度不均導(dǎo)致回路各支路阻值差異的因素；在與勵(lì)磁系統(tǒng)廠家技術(shù)人員多次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試后分析可能是由于系統(tǒng)可控硅觸發(fā)一致性存在問(wèn)題，基于原設(shè)備人機(jī)界面不夠友好以及過(guò)于復(fù)雜的參數(shù)設(shè)定內(nèi)容增加了運(yùn)行人員誤操作的幾率等問(wèn)題，公司最終選擇了與中國(guó)電器科學(xué)研究院（廣州擎天實(shí)業(yè)有限公司）合作將電站3#機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜更換成該公司生產(chǎn)的EXC9100系列勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜，并在14年冬修期間完成了3#機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜安裝和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作，在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)均流系數(shù)較之前上升無(wú)明顯改觀，離規(guī)程規(guī)定的85%仍舊相差甚遠(yuǎn)，至此觸發(fā)不一致的因素得到排除。下一步就需要對(duì)可控硅個(gè)體差異的因素采取有效措施來(lái)消除故障，廠家技術(shù)人員結(jié)合功率柜出廠調(diào)試過(guò)程中的工作經(jīng)驗(yàn)建議電站通過(guò)對(duì)功率柜內(nèi)的可控硅進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)改變整流橋的平均通態(tài)壓降來(lái)改善兩柜的均流系數(shù)。為保證機(jī)組的長(zhǎng)時(shí)間安全穩(wěn)定處理，確保調(diào)整方案的有效性和操作性，電站檢修人員在測(cè)試儀表缺乏的情況下利用僅有的萬(wàn)用表和鉗形電流表制定了一個(gè)簡(jiǎn)單的檢測(cè)方案，利用測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)分析可控硅工況，排查故障元件，嘗試對(duì)可控硅進(jìn)行配對(duì)調(diào)整已解決兩柜嚴(yán)重不均流的缺陷。具體實(shí)施方案如下：

首先將機(jī)組開(kāi)機(jī)并網(wǎng)并接帶正常負(fù)荷運(yùn)行，勵(lì)磁系統(tǒng)1#、2#功率柜功率橋按正常方式并列運(yùn)行；

利用萬(wàn)用表的毫伏檔測(cè)量1#、2#功率柜可控硅熔斷器兩端的電壓，對(duì)具體測(cè)量數(shù)據(jù)按下表格式進(jìn)行記錄（見(jiàn)表1）。

表1　

用鉗形電流表測(cè)量勵(lì)磁變副邊三相電流值（見(jiàn)表2）；

表2　

然后通過(guò)對(duì)以上兩表的數(shù)值進(jìn)行分析判斷，對(duì)明顯不對(duì)稱(chēng)或者電壓差值大的可控硅進(jìn)行調(diào)整，直至電壓差控制在±1mV以內(nèi)為最佳，該方案符合電站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，但是在實(shí)施過(guò)程中可能需多次測(cè)試調(diào)整才能達(dá)到預(yù)期效果。經(jīng)公司生產(chǎn)技術(shù)部審核后批準(zhǔn)實(shí)施。

4.2測(cè)試調(diào)整過(guò)程

（1）將3#機(jī)組開(kāi)機(jī)并網(wǎng)，帶負(fù)荷24MW運(yùn)行，1#、2#功率柜功率橋按正常方式并列運(yùn)行，進(jìn)行了首次數(shù)據(jù)測(cè)試，結(jié)果如下；

1）測(cè)得1#、2#功率柜輸出電流（見(jiàn)表3）。

表3　

2）用萬(wàn)用表毫伏檔測(cè)量1#、2#功率柜可控硅熔斷器兩端的電壓，具體測(cè)量數(shù)據(jù)記錄如表4。

表4　

3）用鉗形電流表測(cè)量勵(lì)磁變副邊三相電流（見(jiàn)表5）

表5　

（2）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以清晰的看出兩柜A+可控硅電壓差值超標(biāo)嚴(yán)重，其他各相可控硅的電壓差值均在可控范圍以內(nèi)，根據(jù)這一現(xiàn)象研究決定將兩柜的A+橋可控硅進(jìn)行對(duì)調(diào)，完成對(duì)調(diào)后機(jī)組勵(lì)磁功率柜的測(cè)試數(shù)據(jù)如下：

1）1#、2#功率柜輸出電流（見(jiàn)表6）

表6　

2）用萬(wàn)用表毫伏檔測(cè)量1#、2#功率柜可控硅熔斷器兩端的電壓，具體測(cè)量數(shù)據(jù)記錄如表7。

表7　

3）以上數(shù)據(jù)表明對(duì)調(diào)后兩柜A+的測(cè)試數(shù)據(jù)同樣發(fā)生了轉(zhuǎn)移式變化，通過(guò)對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析擬定了兩個(gè)調(diào)整方案：一種是將2#功率柜的A+和C+進(jìn)行對(duì)調(diào)；另一種是將2#功率柜A+可控硅更換備品件。

現(xiàn)場(chǎng)最終采用了第二種方案，更換可控硅后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下：

①1#、2#功率柜輸出電流（見(jiàn)表8）

表8　

②用萬(wàn)用表毫伏檔測(cè)量1#、2#功率柜可控硅熔斷器兩端的電壓，具體測(cè)量數(shù)據(jù)記錄如表9。

表9　

以上數(shù)據(jù)顯示更換2#功率柜A+可控硅后，功率橋均流系數(shù)良好，1#、2#功率柜各可控硅運(yùn)行數(shù)據(jù)正常。至此電站3#機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)功率橋不均流的故障排除。

5　結(jié)論

此次祁陽(yáng)水電站3#機(jī)組勵(lì)磁功率橋不均流故障在更換勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜改善觸發(fā)脈沖未能徹底消除故障現(xiàn)象，而后通過(guò)選擇調(diào)整可控硅位置對(duì)改變整流橋的平均通態(tài)壓降差異雖然可行但在本次3#機(jī)功率柜故障中明顯效果不理想，最終通過(guò)更換通態(tài)壓降過(guò)大的可控硅圓滿消除了不均流現(xiàn)象而且效果超過(guò)預(yù)期。雖然最終結(jié)果表明可控硅個(gè)體缺陷是導(dǎo)致3#機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)均流系數(shù)超標(biāo)的直接原因，但通過(guò)此次消缺工作的開(kāi)展，使電站檢修人員有了一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的勵(lì)磁整流橋不均流故障的處理方案，為今后的勵(lì)磁系統(tǒng)檢修維護(hù)工作積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

文章的最后來(lái)分析下可控硅個(gè)體缺陷發(fā)生的原因：

（1）元件本身質(zhì)量因素：國(guó)產(chǎn)元件的制造工藝和質(zhì)量與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品仍存在較大差異，穩(wěn)定性不足，運(yùn)行中震動(dòng)大，發(fā)熱大；

（2）運(yùn)行環(huán)境因素：祁陽(yáng)水電站廠房通風(fēng)條件較差，加上活動(dòng)屋頂?shù)母魺嵝Ч睿奶焓覂?nèi)溫度可達(dá)42℃，現(xiàn)地控制設(shè)備采取開(kāi)放式布局，機(jī)組運(yùn)行中產(chǎn)生的油霧在可控硅的表面形成污損等多重因素都會(huì)影響到可控硅的散熱效果；

（3）人員的因素：設(shè)備的定期維護(hù)保養(yǎng)工作沒(méi)有很好的落實(shí)，由于電站維護(hù)人員工作經(jīng)驗(yàn)的不足，對(duì)設(shè)備狀態(tài)的把握和分析上存在很多盲區(qū)，還需要通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的鍛煉和積累。

［1］許其品.關(guān)于可控硅整流柜均流問(wèn)題的探討［D］.

徐小州（1982-），男，大專(zhuān)，助理工程師，主要從事水電站機(jī)電運(yùn)行及生產(chǎn)管理工作。