一起Gerapid-8007滅磁開關故障引起的1 000 MW機組勵磁系統起勵失敗分析

摘要：平海發電廠2×1 000 MW機組勵磁系統為西門子THYRIPOL型勵磁裝置。該裝置采用廠用交流電經二級管整流后起勵的方式。針對2019年平海發電廠發生的一起勵磁系統起勵失敗案例，經分析該事故由Gerapid-8007滅磁開關故障引起，并據此提出了相應的處理措施，為類似故障的處理提供了參考。

關鍵詞：勵磁系統;滅磁開關;起勵失敗;西門子;平海電廠

1 ? ?系統簡介

平海電廠1、2號機組為1 000 MW國產超超臨界燃煤發電機組，分別于2010年10月和2011年4月投產，其勵磁系統采用西門子THYRIPOL型勵磁裝置，滅磁開關型號為AEG公司生產的Gerapid-8007型滅磁開關。

勵磁系統主要參數：發電機額定功率1 000 MW;發電機額定電流23 778 A;發電機額定電壓27 kV;發電機額定勵磁電壓437 V;空載額定勵磁電壓144 V。滅磁開關主要參數：額定工作電流8 000 A;額定工作電壓2 000 V;額定開斷電流50 kA;分合閘控制電壓直流110 V。

2019年2號機組發生了一起開機起勵過程中因滅磁開關故障導致的起勵失敗事件，本文專門對此起勵失敗事件進行了分析。

2 ? ?事件概述及處理過程

2.1 ? ?事件概述

2019年某日09：02，2號機組維持轉速3 000 r/min，具備并網條件，DCS發給勵磁系統“開機令”，勵磁系統起勵超時，滅磁開關跳閘，發出“勵磁系統故障”報警。就地檢查勵磁系統控制面板顯示Field flashing time failure（起勵超時）及Feedback Error“on”Sec.CB（滅磁開關合故障）。經過檢查，滅磁開關反饋接線無松動，控制器無異常，當場手動分合滅磁開關2次后，遠方DCS走并網程序，各項參數正常，10：05機組成功并網。

2.2 ? ?處理過程

檢查2號機組勵磁系統控制面板顯示3個報警信息，分別為：（1）A100：Field flashing time failure（1通道起勵超時）;（2）A200：Field flashing time failure（2通道起勵超時）;（3）A100：Feedback Error“on”Sec.CB（滅磁開關合故障）。檢查2號機組勵磁系統滅磁開關控制回路接線無明顯的異常情況。斷開起勵電源，手動分合2號機組勵磁系統滅磁開關，查看滅磁開關的位置信號正確，PLC顯示正確。再次進行機組起勵操作，起勵失敗，故障仍然存在。斷開起勵電源，手動分合2號機組勵磁系統滅磁開關，檢查控制回路，檢查反饋接點，查看滅磁開關的位置信號。進行2號機組起勵操作，2號機組勵磁系統啟動正常，2號機并網成功。

3 ? ?原因分析

第一次起勵時，2號機故障錄波測得滅磁開關合閘持續的時間為642 ms，發電機電壓二次值由0.204 V升至0.634 V。滅磁開關合閘，發電機電壓升高，說明起勵回路正常。第一次起勵故障錄波如圖1所示。

2號機勵磁系統報警A100：Feedback Error“on”Sec.CB（A100：滅磁開關合閘反饋消失）發生時間為09：02：45，報警A100：Field flashing time failure（A100：起勵超時）發生時間為09：03：07。可見先發生滅磁開關反饋接點消失，經過22 s后，再出現勵磁超時失敗報警。根據報警還原事件順序為：起勵回路啟動，滅磁開關合閘，發電機電壓升高，滅磁開關反饋接點信號消失，勵磁裝置監視起勵過程超過了最長限制時間，發出勵磁超時失敗報警。以此判斷滅磁開關反饋接點信號消失是導致勵磁系統故障的原因。

通過以上分析，機組調停后，對該套勵磁系統滅磁開關進行了返廠檢修，情況如下：

滅磁開關解體檢查發現的問題有：（1）弧觸頭有明顯電弧灼燒痕跡，如圖2所示，燒損嚴重，需要更換。（2）內部聯動機構側軸略微變形，如圖3所示，是導致滅磁開關起勵過程中未合到位并保持的主要原因。

滅磁開關修復后試驗結果：手動進行斷路器合閘和分閘操作，斷路器合分閘正常，驅動機構完好。電動進行斷路器合閘和分閘，斷路器合、分閘正常，其控制回路正常完好。

測量Gerapid-8007斷路器合閘時間：3次分別為208.3 ms、207.7 ms、186.4 ms，滿足要求（≤300 ms）。分閘時間：3次分別為42.19 ms、42.38 ms、42.04 ms，滿足要求（≤50 ms）。主觸頭接觸電阻：3次分別為11.0 μΩ、10.9 μΩ，10.5 μΩ，滿足要求（≤30 μΩ）。

滅磁開關經過解體檢修更換損壞元器件以后，經過4次開機并網及6個月的穩定運行，2號機組勵磁系統再未發生故障。

4 ? ?結語

滅磁開關作為勵磁系統的重要部件，工作人員需要對其加強檢查和維護保養。結合以上事件發生的原因，建議對于運行超過5年的勵磁系統，工作人員應對滅磁開關進行一次深度解體保養和維護，并且定期進行開關特性試驗，防止因滅磁開關故障導致勵磁系統起勵失敗乃至運行中引起跳閘事故。

[參考文獻]

[1] 竺士章.發電機勵磁系統試驗[M].北京：中國電力出版社，2005.

收稿日期：2020-02-05

作者簡介：袁功獻（1982—），男，湖北黃岡人，工程師，從事大型火力發電廠運行、維護工作。