一起發電機組勵磁調節器故障跳閘停機原因分析

紀純麗

摘 要：本文闡述了飛來峽水電廠勵磁系統調節器作用及組成，分析了調節器故障特征及其產生的不良影響，總結提出了調節器故障查找處理方法。

關鍵詞：勵磁調節器；故障；原因分析

廣東省飛來峽水利樞紐水電廠裝有4臺轉輪直徑7m、額定容量39MWA的燈泡貫流式水輪發電機組，為ELIN公司和MCE公司的產品，年設計發電量5.55億kwh。飛來峽機組的勵磁系統為自并勵雙可控硅勵磁系統，主要由勵磁變壓器、勵磁變低壓側斷路器、可控硅整流器及其冷卻風機、過電壓保護裝置、滅磁裝置、起勵設備、制動變壓器、數字調節器以及為滿足勵磁系統正常安全運行所需的控制、保護、測量表計、信號等設備構成。勵磁電源取自發電機出口10.5kV母線，通過勵磁變壓器和可控硅整流橋提供勵磁電壓，控制可控硅的脈沖觸發器可以調節磁場電壓。

1 勵磁調節器組成及作用

飛來峽機組勵磁系統配置了一套ELIN公司的GMR數字式調節器，利用它可以進行現地運行操作，并可顯示勵磁系統電壓調節器的工作狀態、發電機運行參數和報警信號，還可以修改調節器的設定值和各種參考值。調節器和觸發控制設備GMR3是一個大中型同期裝置的電壓調節器，其包括有電源和微處理器控制調節部分，控制調節部分有6個觸發脈沖，可最多控制8個可控硅整流橋。調節器有自動電壓調節方式和手動電流調節方式，在正常條件下自動運行方式用作于勵磁和發電機的電壓調節。每一個調節器配置有如下組件：電源NGT1（A1）、主處理器單元MRB2（A2）、子處理器單元PIM（A4）、信號處理板SAB（A5）、數字輸入板DE32（A11、A12）、數字輸出板DA32（A13）、運行終端GMR（A61）、實際值采集板IWK（A20）。為了安全重要部件和運行都有監視，只要終端和主處理器在正常工作，整個勵磁系統的故障都在現地顯示屏上顯示，根據各種故障激活適當的動作值（報警、自動切換、跳閘）。萬一電源故障或主處理器故障程序停止時，勵磁通過看門狗繼電器K31來跳閘勵磁系統，且發出公共跳閘信號至遠方顯示。

2 勵磁系統故障現象

故障前#1機組并網運行，負荷為35MW。2016年1月19日10時09分.飛來峽電廠中控室監控系統畫面出現“1號機勵磁調節跳閘”、“1號機電氣制動總閉鎖”等信號，然后一號機組開始進入自動停機程序。現場檢查發現#1機組的勵磁調節器顯示跳閘前運行參數，從監控系統分析跳閘前機組無任何報警。

3 故障原因分析處理

3.1 故障原因診斷

根據存在的可能原因，檢修人員分別進行處理：1）對1號發電機組勵磁功率柜、勵磁開關柜及相關設備檢查；2）根據故障現象，結合勵磁調節器內部邏輯控制圖，對調節器軟硬件組件進行重點檢查處理。

3.2 調節器電源和觸發控制檢查

先檢查電源NGT1（01.A01-A1）的24V電源和內部電壓5V、±15V，在板NGT1前端 測試孔檢測其內部電壓。如果24VDC電源故障，檢查DC/DC變換器+JD1-A0081的輸入/輸出電壓。如果有一個內部電壓故障，那么斷開整個電源，拔出除NGT1（A1）外的所有板，現在投上電源并再次檢查內部電壓，看是否是板NGT1的輸入或輸出電源故障。經檢查排除此項故障。

斷開小開關+JD3-F09來檢查觸發脈沖，連接一臨時電源（3×230VAC），經F09送至變壓器+JD1-T09，以提供調節器的是同期電壓，檢查正確相序連接。將調節器SAB板前端的按鈕“HST”打至“1”位置，解除觸發脈沖閉鎖，用一個沒接地的示波器探針，在脈沖放大器板+JD3、+JD4 A1的端子上檢測脈沖順序。正確脈沖順序必須是L1+，L3-，L2+，L1-，L3+，L2。在這個順序時脈沖之間的距離為600（50Hz時為3.33毫秒），及脈沖長度為1秒。經檢查排除此項故障。

3.3 可控硅整流器檢查

在臨時電源下，用一個沒接地的示波器探針，檢測可控硅觸發門連接的脈沖（觸發門：白色或黃色，負極：紅色）。如果在一個或一個以上的可控硅脈沖丟失，故障原因有：接線短路、在觸發脈沖放大器LG/TH6的輸入端短路、在信號處理板SAB的觸發脈沖輸出端故障、在子處理器板PIM處理器A的觸發控制故障。通過熔斷器殼體的銷釘釋放或微動開關，可判斷可控硅熔斷器被損壞。經檢查排除可控硅脈沖無丟失和控硅熔斷器未被損壞。

3.4 磁場電壓波形檢查

用一個沒有接地的示波器探針檢測磁場電壓的波形。在一個感性負載（轉子繞組）下，測得一個6脈沖可控硅整流橋的輸出電壓（磁場電壓）為一個典型的波形，其形狀類似每周（20毫秒）有6個牙齒的鋸。如脈沖或可控硅不在工作狀態時，其相應的齒形消失，并留一個缺口。經檢查排除此項故障。

3.5 處理器單元檢查

經檢查確認是子處理板PIM板硬件故障瞬間死機后，軟硬件看門狗勵磁調節器內部A14動作，造成勵磁調節器+JD1-K0031啟動跳閘出口，最終導致機組跳閘停機。

4 結語

運行十多年來，該系統運行情況良好，表現出總體性能先進，反應迅速，調節質量高可靠性程度高等特點。造成這次故障的原因在于飛來峽電廠勵磁調節器自1999年投運至今18年硬件老化，檢修人員更換全新的子處理板PIM板后，經試驗，一號機發電機組恢復正常。因此，電廠日常運行應加強設備管理維護和技術改造更換工作，防止類似問題發生，避免影響設備安全運行。

參考文獻：

[1] 劉茂英.飛來峽水電站勵磁調節器.水電站機電技術，2002（4）.

[2] 廣東省飛來峽水利樞紐管理局編著.飛來峽水利樞紐機電技術.中國水利水電出版，2006.

[3] ELIN公司相關圖紙資料.