UNITROL 5000勵磁系統在1 000 MW機組的應用及分析

許 震

(國電諫壁發電廠，江蘇 鎮江 212006)

某電廠1 000 MW機組勵磁系統采用機端自并勵靜止勵磁方式，勵磁調節器為瑞士ABB公司生產的UNITROL 5000微機型勵磁調節器。勵磁系統通過可控硅整流橋控制勵磁電流，達到調節同步發電機電壓和無功功率的目的。UNITROL 5000勵磁系統是一整套設備，正常情況下由控制室遠控操作。勵磁系統控制方式開關必須置于REMOTE(遠方)，才能從控制室DCS畫面發出命令，此命令是通過勵磁系統以二進制信號發出。而直接安裝在勵磁系統柜門前面板上的就地控制單元(ECT)，僅在調試、試驗或緊急控制時使用，ECT的功能是控制和監視UNITROL 5000勵磁系統。

1 現場異常問題分析及措施

1.1 現場異常1

某機組在啟動合滅磁開關后，DCS中“勵磁調節器綜合故障報警”，查2號整流柜無輸出電流且有故障燈亮，整流屏上有“OFF”燈亮、“FAIL”燈亮，調節器屏上報“162”。2號整流柜出風口無風，清理濾網后將調節器切為就地并復位后正常。

根據設計，四個功率柜公用一個風道結構，分別由交流進線柜和直流出線柜經柜門濾網兩側進風。冷卻系統采用強迫風冷方式。每個功率柜采用雙組風機冗余冷卻，在風壓或風量不足時，備用風機能自動投入。整流柜冷卻風機的風量不足(即出風口檔板接點)作為閉鎖整流柜運行條件之一，三臺或以上的整流柜被閉鎖時，則跳發電機。若柜門濾網積灰過多，將會使風機吸入風力不足，無法將其上部出風板頂開，出風板上的微動開關便判為風冷故障，從而發出異常信號。

從運行角度來看，定期清理濾網做好維護，防止由于濾網堵塞而導致風冷故障跳閘和開機失敗。

ABB對冷卻風的潔凈程度從濾網上嚴格限制，從保護設備的角度來講是？順的。但是，單純地把風量不足(即出風口檔板接點)作為閉鎖整流柜運行條件是否太嚴格，整流柜本身也帶有溫度保護，是否可同時考慮溫度情況。但出風口檔板接點可靠性到底如何，會否在經過一段時間的運行或停用，由于積灰、氧腐蝕等導致風扇的出風口檔板接點接觸不良等問題。本文以一個會越來越不可靠的機械接點作為整流柜冷卻風量是否正常和可投用的依據，勢必使得機組運行的安全可靠性大幅降低。

1.2 現場異常2

某機組啟動時，滅磁開關合不上，“146 Start-UP blocked extern”報警。

UNITROL 5000勵磁系統共有8個柜子，除AVR調節器柜外，其他每個柜門上都有門控開關，當機組運行中，柜門一旦打開，將會有“勵磁系統故障”信號，報出“146 Start-UP blocked extern”報警。此信號，會致FCB ON及EXC ON指令無效。

如將所有柜門重新鎖緊后正常，在機組啟動檢查勵磁系統無異常后將柜門進行鎖緊，無相關異常信號。

在機組起勵過程中FCB ON及EXC ON指令無效將導致勵磁無法投入，而在機組正常運行中這兩個指令的閉鎖又顯得毫無意義，這樣的設計又讓進口設備對電氣邏輯的考慮和我們的習慣上區別較大，僅僅因為柜門未關好，而使FCB ON及EXC ON指令無效是因為怕人員觸電，還是怕柜門打開灰塵進入對設備不利等。那平時在機組正常運行中的檢查還需不需要再開門檢查，并且F15熔絲熔斷、Q15開關斷開等原因也會使“146 Start-UP blocked extern”報警。若仍需開門檢查，運行人員會因習以為常而不重視這個報警信號，從而使其他原因引起的發信輕易逃開監視。為了避免檢查時頻繁告警以干擾運行人員正常監視，應將門控開關給短接掉從而避免該問題出現。

1.3 現場異常3

2012年9月15日，某機組在運行中發來轉子回路接地信號，經查為故障錄波器卡件回路接地引起，隔離故障錄波器后，接地現象消失。

由于機組故障錄波器原勵磁電流回路取自調節器+ER柜-X50端子排的1、2端子，1、2端子經熔絲-F06與分流器-R06連接，使故障錄波器測量回路不能與發電機勵磁回路的強電隔離，造成故障錄波器有接地現象時，勢必影響發電機轉子回路的絕緣情況。

為使故障錄波器測量回路能與發電機勵磁回路的強電隔離，將故障錄波器勵磁電流改取調節器+ER柜內勵磁電流變送器-U18電流，將原接于+ER柜-X50端子排的1、2端子的電纜改接至+ER柜-X35端子排的8、58端。同時，將勵磁電流量回路由非冗余設計改為兩個勵磁調節通道完全冗余測量，配置實現完全雙重化。

1.4 現場異常4

時常發現某機調節器ECT屏操作界面數據不動，其他界面正常，DCS中報“勵磁系統綜合故障報警”，同時機組AVC退出，至現場檢查發現調節器ECT死機，ECT與后臺通信中斷。再將ECT重啟后正常，后又將AVC投入正常。

從事故電廠的反應情況來看，導致ARCnet故障的一個較大原因是就地控制屏LCP內的一個封裝元件發熱引起，在今后的檢查維護中要加強對這一個部件的檢查。

在UNITROL 5000勵磁系統中，將ARCnet網絡總線技術用于勵磁系統內部調節器、功率柜、滅磁柜、人機界面等設備的相互連接，進行控制和信息交換，采用令牌傳輸，數據信息量大，雖然可以減少柜間接線，提高工藝水平，但一旦發生問題后果將是嚴重的。

理論認為，由于勵磁系統ARCnet總線承擔著勵磁系統控制和狀態信號交換，如果ARCnet總線發生松動與各功率柜信號被中止交換，調節器失去對功率柜的控制將出現勵磁系統故障信號，嚴重時將導致機組非停。

針對因機組勵磁系統ECT死機、通信中斷、綜合故障報警均會導致機組AVC自動退出，故更換ECT裝置并升級ECT軟件狗驅動程序，增加閉鎖、解鎖開關，正常運行時ECT僅監視、不控制，其處于閉鎖狀態，需要就地控制時置解鎖位置，解決死機與每月定期誤發報警問題。

1.5 現場異常5

2012年6月10日，某機勵磁調節器綜合故障報警、通道切至2通道運行。就地查為通道1：119(另一通道報警)故障報警；通道2：113(備用通道ARCnet故障)故障報警。經檢查為兩通道間的通信連接中斷，通道1的COB板壞且故障無法復歸切回至通道1運行，加強對勵磁系統及調節器檢查監視。

在機組檢修期間，更換COB板并進行測試正常后投運正常。

1.6 現場異常6

2016年2月6日，某機勵磁系統綜合故障、功

功率柜整流器故障報警，AVC裝置退出。檢查發現，機組參數正常，現場檢查勵磁系統1號整流柜故障退出，ECT顯示整流橋1失靈、過壓吸收裝置失效、整流橋閉鎖，現場報“161”報警，整流柜CDP顯示屏上無顯示，其OFF燈亮，FAIL燈亮，電流顯示為零。經查為此機在勵磁系統1號功率柜過壓吸收裝置故障，1號功率柜自動退出運行，故障信號無法復位，需停機檢查。

利用機組檢修期間更換整流柜SCI板及阻容吸收回路IGBT模塊,經小電流試驗測試正常后投運正常。

2 結語

ABB公司生產的UNITROL5000型勵磁系統，在某廠1 000 MW機組投運期間來看，總體運行情況良好，在各種工況下，均能正常調節。但也存在一些異常情況發生，針對這些情況，根據現場實際需求進行相應改進，以期消化并吸收UNITROL5000 型勵磁系統的先進技術，以促進UNITROL5000 型勵磁系統在電廠的安全穩定運行，使得其勵磁系統與機組更加協調，確保機組安全運行。