ABB UNITROL 5000勵磁調節器起勵失敗原因探討

張慶偉 倪令中(華電國際鄒縣發電廠,山東鄒城 273522)

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ABB UNITROL 5000勵磁調節器起勵失敗原因探討

張慶偉 倪令中
(華電國際鄒縣發電廠,山東鄒城 273522)

【摘 要】本文簡要介紹了同步發電機的起勵方式,著重闡述了自并勵靜止勵磁系統的起勵過程,結合某廠1020MVA水氫氫發電機組起勵失敗的具體故障現象,全面對UNITROL 5000型勵磁系統起勵失敗原因進行探討分析。針對分析出的原因制定應對措施、檢查方案及詳細的檢查步驟,最終圓滿解決起勵失敗的異常現象,對防范勵磁起勵失敗有一定的借鑒作用。

【關鍵詞】自并勵 靜止勵磁系統 起勵失敗 故障分析及處理

1 概述

某機組為日立東方電機廠制造的1120MVA水氫氫發電機組,配置為自并勵靜止勵磁系統。發電機的勵磁電源由接在發電機端的干式勵磁變壓器經可控硅整流后供給,勵磁調節器采用ABB公司研制的UNITROL 5000型雙通道微機勵磁調節器,具有穩定發電機電壓和合理分配無功以及提高電力系統穩定性的作用。

2 同步發電機起勵方式簡介

同步發電機的起勵方式。 同步發電機的起勵控制是勵磁調節器的重要環節,同步發電機的起勵方式有3種:恒機端電壓方式,恒勵磁電流方式及自動跟蹤系統母線電壓方式。本文涉及機組采用恒機端電壓起勵方式進行升壓。自并勵靜止勵磁系統的起勵過程。一般情況下,UNITROL 5000可實現發電機殘壓起勵,當勵磁調節器接到開機令后即開始起勵升壓,最先用發電機的殘壓和起勵電源起勵,整流橋能夠正常工作的輸入電壓為5V,如果電壓大于或等于該值,首先使用殘壓起勵,連續觸可控硅整流橋,將電壓升至額定值。如果整流橋輸入電壓小于5V起勵回路會自動閉合,為整流橋提供輸入電壓,當機端電壓達到發電機額定電壓的30%時,整流橋已能正常工作,起勵開關自動退出,軟起勵過程開始,調節器以設定的速度增加給定值,使機端電壓逐步上升到額定值,調節器的軟起勵功能用于防止機端電壓的起勵超調。

3 機組起勵失敗現象

自DCS系統給勵磁調節器發出起勵令后,發電機開始起勵升壓,在14s內,調節器沒有完成起勵任務,發電機不能建壓,DCS系統報“起勵失敗”信號,開機不成功;第二次給出投勵指令,調節器重新起勵,發電機能夠按正常方式建壓。

3.1 起勵失敗的原因分析

經過現場排查及細致分析,造成機組起勵不成功的主要原因有以下幾點:(1)停機時間過長轉子鐵芯剩磁低,形成的殘壓小,整流橋輸入電壓小于5V,導致同步電壓太低,勵磁調節器無法形成觸發脈沖,無法導通勵磁回路建立電壓。(2)外加起勵電源容量不足或起勵磁場與剩磁方向相反;勵磁功率單元主回路,晶閘管觸發脈沖回路或晶閘管故障,勵磁用PT高壓或低壓熔斷器故障。(3)勵磁調節器故障,起勵程序不能繼續進行或觸發脈沖不能發出。(4)發電機有問題,轉子內部開路或短路。(5)調節器參數設置不合理。

圖1 橋式整流電路檢查圖

3.2 針對原因分析采取的相應對策

起勵失敗信號發出后首先檢查調節器在起勵前是否處于正常的準備開機狀態,如功率柜交、直流隔離開關、滅磁開關、PT高壓側隔離開關、起勵電源開關均合上,確認無停機信號。檢查起勵電源是否正常,PT保險是否熔斷,PT回路的接線是否松動。對調節器進行重新上電并切換運行通道進行起勵,通過是否能實現正常起勵判斷、排除通道內部原因,試驗證明,通道內部良好。檢查起勵回路、脈沖公共回路、晶閘管整流器、轉子回路,不存在接地或短路等異常狀況。經檢查分析機組組不存在以上問題,問題的癥結在于起勵回路及起勵參數設定上,利用機組檢修機會重點對起勵回路進行如下檢查:(1)UNITROL 5000起勵原理如下。起勵回路包括T03,A03(整流器V03及限流電阻R03),起勵開關Q03等,其工作原理如下:交流380V廠用電經起勵變壓器降為120V左右后輸入到整流器V03,變為直流電源,當殘壓不足以建立發電機電壓時,經過一定時間的延遲,起勵開關Q03自動閉合把V03整流后的直流電壓送到發電機轉子繞組,用來建立旋轉磁場,當機端電壓達到額定值的10%時,可控硅橋已經能正常工作,起勵開關自動斷開。起勵電流大約為空載勵磁電流的10%至20%,其大小取決于串入的限流電阻。(2)橋式整流電路的檢查(圖1)。橋式整流電路的工作原理為:e2為正半周時,對D1、D3和方向電壓,Dl,D3導通;對D2、D4加反向電壓,D2、D4截止。電路中構成e2、Dl、Rfz、D3通電回路,在Rfz,上形成上正下負的半波整洗電壓,e2為負半周時,對D2、D4加正向電壓,D2、D4導通;對D1、D3加反向電壓,D1、D3截止。電路中構成e2、D2Rfz、D4通電回路,同樣在Rfz上形成上正下負的另外半波的整流電壓。根據二極管工作特性,用萬用表的1*100或者是1*1K檔,正向電阻小約為幾十倒幾百歐姆;反向電阻遠大于正向電阻,若正反向電阻為零或都很大,可判斷二極管損壞。(3)在EA柜內測量起勵回路整流二極管的阻值(正向)。R01.1～V01.1為0.418Ω;R01.1～V02.1為0.422Ω;R02.1～V01.1為0.421Ω; R02.1～V02.1為0.426Ω。起勵回路所串接電阻值。A03.R02:50.7Ω;A03.R07:50.9Ω。根據所測數據判斷二極管無異常,整流電路處于正常工作狀態,其輸出電流滿足起勵建壓的要求。(4)起勵電源檢查。檢查起勵電源抽屜內一、二次接線良好。(5)起勵參數檢查。檢查起勵參數,最大起勵時間設定為5s,對照典型起勵波形圖及機組正常起勵趨勢圖,時間設定偏小,對調節器設定參數進行計算修改,將最大起勵時間P305由5s改為8s。

4 效果檢驗

機組采用CH1通道遠方自動方式進行起勵開機,機端電壓按零起升壓趨勢圖成功建壓,發電機運行穩定,為順利并網贏得了時間。

5 結語

以上的分析,探討了發電機起勵過程中的幾個關鍵問題,對于正確解決發電機起勵失敗具有一定的借鑒作用。

參考文獻:

[1]DL/T 843 2010大型汽輪發電機勵磁系統技術條件.