關于發電開機過程中勵磁啟動超時轉停機的分析

章 亮

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

0 引言

桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺縣，距天臺縣城7 km。電站總裝機容量為120萬kW，單機容量為30萬kW，共四臺水泵水輪機組。抽水蓄能電站與常規機組相比較，運行工況較多，其中穩態工況有發電、發電調相、抽水、抽水調相、停機等，暫態工況有靜止、水輪機。因此，勵磁系統的設計必須考慮到SFC啟動、電氣制動和背靠背啟動時對勵磁系統的要求。由奧地利VATECH-ELIN公司為桐柏抽水蓄能電站提供的自并勵可控硅靜止整流勵磁系統能滿足不同工況下的要求，其勵磁調節器采用帶集成順控器的GMR3型數字電壓調節器。勵磁調節器為雙通道調節器，兩個通道彼此獨立，每個通道都有自己的實際信號來源、電源、數字調節器以及脈沖發生裝置，保證每個通道的獨立性。勵磁系統的正常運作與機組正常啟停與運行息息相關，勵磁系統啟動失敗原因復雜多樣，其結果都將會造成機組啟動失敗或停機超時。

1 事件現象

2011年某日12：49，4號機按計劃發電開機，流程進行到步序62-1（表示從水輪機轉發電工況的第一步流程），滅磁開關合上后，上位機發‘4號機勵磁啟動超時跳閘’，‘4號機事故停機’，‘4號機電氣事故停機’，‘4號機保護動作閉鎖電制動’信號，轉停機流程。現場檢查勵磁JD01盤有啟動超時報警信號。

2 原因分析及處理

正常情況下（如圖1），62-1步驟時，機組電壓>90%，有‘勵磁運行是’信號即反饋成功，執行下一步流程。查看信號記錄，‘勵磁運行是’信號始終未發，而勵磁啟動超時信號說明勵磁本身內部故障引起勵磁運行失敗。

圖1 勵磁系統流程邏輯（部分）

由圖2可知，造成勵磁啟動超時跳閘的原因有：電制動模式啟動1；試驗模式啟動1；勵磁啟動1；設定運行；以上任一信號在發出后經15s未復位便會發啟動超時跳閘。這里可以排除電制動模式和試驗模式，勵磁啟動1令此時正在勵磁系統中作用，因此可以判斷是這一信號15s未復位造成的啟動超時。

圖2 勵磁系統流程邏輯（部分）

由圖3可知，勵磁啟動1令的重置復位是通過‘勵磁在運行’和‘保護閉鎖電制動啟動’任一條件滿足。此時保護閉鎖電制動啟動令尚未發出，那么應該是勵磁系統15s內未收到‘勵磁在運行’這個信號，導致勵磁啟動1令未復位進而導致勵磁啟動超時。

圖3 勵磁系統流程邏輯（部分）

要滿足‘勵磁在運行’這個條件，如圖4，我們分析：勵磁在遠方模式，勵磁運行，勵磁準備好，此時返回一個勵磁啟動1命令和電壓預平衡命令，此二命令由‘勵磁在運行’條件復歸。邏輯繼續向下，返回一個勵磁變低壓開關合閘命令，并由勵磁變低壓開關合狀態條件延時1s后返回一個滅磁開關合閘命令。

圖4 勵磁系統流程邏輯（部分）

接下來看圖5，第一個與門條件：背靠背模式擴展，無線路充電令，滅磁開關在投，不在背靠背模式并且勵磁不在啟動，未起勵，背靠背啟動勵磁否；第二個與門條件：背靠背模式擴展，滅磁開關在投，不在背靠背模式，發電機開關在合；第三個與門條件：背靠背模式擴展，滅磁開關在投，背靠背啟動令釋放或不在電動工況。由以上條件可知第二，第三種情況可以排除，接下來看，此時邏輯會返回幾個條件信號：勵磁啟動2命令，整流橋運行命令。當滿足第一個與門條件且整流橋在運行，晶閘管電流，電壓達到定值，則流程將繼續下行，并返回信號：勵磁啟動3命令。然后當勵磁尚未起勵且電制動未投或者勵磁尚未起勵且電制動投入且機端電流達到某值，均可使‘勵磁在運行’信號有效。

圖5 勵磁系統流程邏輯（部分）

回過頭來再分析，由上位機信號可以得知，此時勵磁ECB，FCB均已在合，圖4的條件均滿足，而電制動刀此時在分，查看當時電氣量勵磁尚未起勵，圖5中只有中間部分條件可能不滿足引起流程中斷。即條件：整流橋在運行，晶閘管電流，電壓達到定值至勵磁啟動3命令滿足這一段。因為勵磁啟動3命令是整流橋在運行，晶閘管電流，電壓達到定值這些條件滿足的情況下返回的一個命令，無論它執行成功與否，都不影響流程下行，因此故障的原因只能是整流橋運行這段，初步判斷應該是勵磁內部通訊不通暢引起命令信號丟失，造成內部流程中斷。而我廠勵磁信號由調節器出令經過網線到達交換機，再輸送到通訊模塊，經過檢查，設備沒有異常，通訊通道完好，那么這次啟動超時應該是很偶然的信號丟失造成的。

事后經過檢修仔細檢查，確認是因為勵磁內部通訊問題引起超時跳閘，而之后的風扇未收到啟動命令，應該是因為勵磁啟動3命令條件不滿足，造成風扇啟動失敗，這個不是此次開機失敗的主因。

3 結束語

勵磁系統作為電站的主要設備之一，確保其健康穩定運行，對電站安全生產起著重要作用。此次啟動超時最后分析是內部通訊問題造成的，在實際運行過程中，這種情況并不多見，比較常見的情況是由于風機接觸器未動作引起的風扇啟動失敗造成啟動超時或超時停機。考慮到實際工作中的可行性，提出幾點建議：

（1）在機組檢修時對勵磁系統的內部通訊進行檢查和較驗。

（2）針對部分接觸器使用時間較長，觸點老化，電阻增大的現象，定期檢查并更換。