勵磁整流柜熔斷器頻繁熔斷故障的分析處理

秦 勇，周依芬

（國電浙江北侖第一發電有限公司，浙江 寧波 315800）

某機組可控硅整流裝置的熔斷器經常熔斷，威脅機組的安全運行，熔斷器無確切的使用壽命周期，正常運行中發生熔斷的事件并不多見，需認真加以分析找出這一故障的原因。

1 熔斷器熔斷故障

1.1 回路簡介

勵磁系統采用自并勵靜止勵磁方式。可控硅整流回路采用三相全波橋式整流，由6個臂組成。每個臂由7只可控硅并聯，在7條并聯支路中若1條支路由于故障退出運行，仍能滿足強勵的要求。某機組可控硅整流回路見圖1。

圖1中U與X臂共同組成1個元件支路（即1個可控硅整流抽屜）命名為UX-1，UX-2，…，UX-7。同理，V與Y臂，W與Z臂也共同組成元件支路。

1.2 故障情況

勵磁系統在2月1日至3月15日四十幾天內連續出現6次主熔絲異常熔斷情況：2月1日運行中U-1，U-3，U-4，U-6主熔絲先后熔斷，其中U-4主熔絲上壓降為0 mV，判斷U-4可控硅未導通；U-3主熔絲壓降為124 mV，并伴有強烈焦味，主熔絲壓降數據大大超過其他間隔；更換主熔絲后，壓降正常。2月15日運行中U-4主熔絲熔斷。2月28日正常運行中檢查U臂回路發現均流系數比較低，更換U-2，U-5，U-7主熔絲，更換后均流情況得到改善。3月14日運行中U-4主熔絲熔斷。3月15日運行中U-4主熔絲再次熔斷。

圖1 可控硅整流回路

1.3 熔斷器熔斷的可能因素

（1）由于整流橋采用1相分成7個并列的結構，電阻的不平衡使7個并列間的電流也不平衡，過電流回路的熔斷器有熔斷的可能。

（2）在雷暴、雪災等氣象條件下，系統經常發生對地閃絡，勵磁系統強勵頻繁，對勵磁回路的元件沖擊也大。

（3）如果有干擾信號加載到正常脈沖信號上，就會出現脈沖信號異常，導致可控硅異常導通，引起整流橋短路。

（4）勵磁系統運行已近20年，勵磁柜中主要元件（如可控硅、熔斷器）老化，運行特性發生變化也會導致熔斷器熔斷。

（5）可控硅整流柜冷卻不正常，也會導致熔斷器熔斷。

2 故障分析及處理

2.1 一次回路的檢查

針對四十幾天時間內連續出現6次主熔絲異常熔斷而且都發生在U臂回路中的故障情況，特別是U4回路共有4次故障，對UX-4抽屜內的設備進行重點檢查測試。

（1）測試整流回路的均流系數，檢測每一支路中電流分布是否合理。規程規定：整流裝置的均流系數一般不小于0.85，實際檢測整流回路6個臂均流系數都不小于0.85。

（2）逐一檢查抽屜上航空插頭接觸情況。航空插頭接觸良好，脈沖變GT11，GT21輸入電壓正常。

（3）對熔斷器頻繁熔斷的UX-4抽屜內各元件參數進行測試，測試結果參數正常。

（4）對換下的U-4可控硅進行導通性測試，確認可控硅性能無異。

通過上述各元件的檢查，未發現一次設備實質性的缺陷。

2.2 可控硅觸發波形異常

初步測量了脈沖變原付邊波形，并對自動電壓調節器（AVR）脈沖放大器輸出脈沖進行檢查，發現波形異常。檢查發現整流柜轉接柜內原屏蔽線未包扎及接地。將屏蔽線接地后錄取波形，發現部分異常波形恢復正常，但仍然存在脈沖異常波形。

進一步對同步電壓、各相可控硅觸發脈沖、勵磁電壓等波形進行檢查，驗證了通道A或通道B運行時均存在觸發脈沖導前情況。減少機組無功功率（從150 Mvar減少到60 Mvar，勵磁電流從3 600 A減少到2 950 A），上述現象依然存在，現場檢測到的X相異常波形及東芝公司提供的正常脈沖波形見圖2，圖3。初步分析脈沖異常由同步電壓濾波電路或移相觸發板（PHC）元件特性發生變化引起。

圖2 第二行脈沖（X相）出現導前異常脈沖

圖3 正常觸發脈沖序列

PHC根據同步信號及AVR出力情況形成不同α角度的脈沖，經脈沖放大器PLA放大后輸出。PHC形成6相脈沖，每相間隔60°，A通道與B通道各有1塊PHC及相應的PLA，脈沖輸出信號經信號連接線引至可控硅整流器柜后并接在一起。正常情況下，通過PHC內通道選擇繼電器RY1切換，非運行通道PHC脈沖輸出三極管截止，不輸出脈沖，脈沖放大器也無脈沖輸出。運行通道的輸出脈沖引入可控硅元件觸發脈沖變壓器，控制可控硅元件導通。

利用機組消缺機會，將A通道PHC更換成備品后，在A通道運行中錄取的脈沖波形完全正常，切換至B通道運行，錄取各脈沖波形也完全正常。為什么以前錄取的波形中通道A或B運行時都有X相導前脈沖存在呢？

分析認為：雖然故障消除前A通道的PHC通道選擇繼電器RY1正確動作，但由于X相元件損壞，導致X相輸出三極管異常并不受控導通，這樣，在B通道運行時，A通道PHC X相脈沖仍有輸出，并與B通道X相輸出脈沖疊加，因此見到A或B通道運行時均有X相導前脈沖的存在。

更換A通道PHC前，曾錄制了勵磁電壓波形，發現無論A或B通道運行波形都不正常。更換A通道PHC后，勵磁電壓波形已恢復了每個周期6個波，更換前后勵磁電壓波形見圖4。

3 結語

某機組勵磁整流柜熔斷器（額定電流1 200 A）在45天內熔斷更換7個，勵磁整流柜的缺陷嚴重影響機組的安全運行，主要原因是由于A通道PHC損壞，導致X相出現導前多脈沖信號。U相可控硅正常導通過程中，X相可控硅發生誤導通，使整流橋短路，導致過電流出現，熔斷器熔斷。更換A通道PHC后，勵磁整流柜熔斷器再也沒有熔斷過，勵磁系統恢復平穩運行。

圖4 PHC更換前后勵磁電壓波形

[1]張榮光，賀賢安，肖鴻杰，等.浙江北侖發電廠Ⅰ期600 MW鍋爐汽輪發電機組電氣分冊[M].杭州：浙江大學出版社，1998.