張河灣電站SFC控制器電源模塊故障缺陷分析及處理

龍福海,黃 嘉,郭旭東,張夢云

（河北張河灣蓄能發電有限責任公司，河北 石家莊 050300）

1 引言

張河灣電站位于河北省石家莊市井陘縣測魚鎮附近的甘陶河干流上，距石家莊市公路里程77 km。該電站總裝機容量為1 000 MW，安裝4臺單機容量250 MW的單級混流可逆式水泵水輪機組。該電站抽水工況時的電動機啟動方式分為靜止變頻啟動（SFC）及背靠背啟動兩種方式，其中靜止變頻啟動為主用啟動方式。

靜止變頻啟動具有啟動力矩大、對電網的干擾小及可靠性和自動化程度高等特點。該電站配置一套靜止變頻啟動裝置系統，位于地下廠房附屬用房，由輸入/輸出開關、輸入/輸出變壓器、變頻單元、控制單元、保護單元及輔助單元等幾部分組成，由法國COVERTEAM公司供貨，于2007年12月投入運行，已投運12年。

2 故障現象

2019年05月05日，在機組停機穩態時，監控系統出現SFC系統故障報警，報警信息如下：

11:17:31 SFC N-TRIP-TRIP SFC系統跳閘

11:17:31 SFC System Healthy YES-NO SFC系統故障

11:17:31 Emergency Stop Normal-Fault SFC系統緊急停機

11:17:31 Pib-Vmic Communication Fault SFC板卡通信故障

運維人員立即赴現地對SFC系統進行檢查，SFC系統KEYPED（手操器）報警如下：

11:17:31 PIB rack supply FT PIB板卡電源故障

11:17:31 Electrical Stop SFC系統緊急停機動作

11:18:00 值守長通知運維負責人及班組負責人，并安排專業人員對該缺陷進行分析及處理。

3 原因分析

3.1 原因排查

對監控系統報警及SFC系統報警進行分析發現，SFC系統PIB板卡電源故障是監控系統出現一系列報警的直接原因，故初步判斷本次缺陷的直接原因是PIB板卡電源出現異常。

根據 SFC系統 KEYPED“PIB rack supply FT”報警編號（59）逐步進行原因追溯，SFC系統具體程序分析過程見圖1。

根據SFC系統程序描述可知，當1個或者N個板卡供電電源故障時，SFC系統會報“PIB rack supply FT”報警。

圖1 SFC系統具體程序分析過程

由上可知，SFC系統故障可能的原因如下：

（1）SFC 控制器某些板卡故障，導致程序判斷電源故障；

（2）SFC控制器外部供電回路存在異常情況；

（3）SFC控制器機架電源故障。

3.2 故障定位

（1）在故障未復歸的情況下，用調試電腦連接SFC系統控制器，查看程序中故障信息，發現所有的板卡均判斷電源故障，故可排除某些板卡故障因素。

（2）檢查SFC系統控制器外部供電回路，各部位接線端子緊固，各節點電壓穩定且無波動現象，故可判斷SFC控制器外部供電回路正常。

（3）重啟SFC控制器時速度緩慢，啟動過程中存在啟動指示燈間歇性閃爍現象，再結合上述排查工作，可判斷SFC控制器機架電源模塊存在電壓不穩等故障，需進行檢查處理或整體更換。

4 處理過程

SFC系統控制器電源模塊置于控制器機箱內部，若要更換電源模塊，需將整個控制器（含機箱）拆下，才可對內部的電源模塊進行檢查處理或整體更換。SFC控制器電源模塊故障缺陷處理過程如下：

4.1 將SFC控制器（含機箱）拆下

（1）拆下SFC系統光纖觸發卡PIB303A、PIB303B，為了節省操作時間，可不逐一拆除板卡上的光纖，板卡帶光纖一同拆下即可，但操作過程需特別注意，防止損壞光纖，造成事故擴大。

（2）為了減少工作量，直接拆除SFC系統各板卡（7750、101C、101A、100E）外部接線，做好標記并綁扎牢固，控制器各板卡無須拆下（不影響機箱拆卸）。

（3）拆除機箱的固定螺栓，將機箱整體拆出（此時需注意機箱接地線及電源線，電源線可直接拔下，機箱接地線需要拆除）并安放至指定位置。

4.2 對SFC控制器原電源模塊進行檢測

（1）為了檢測SFC控制器電源模塊，需拆除機箱的后擋板，機箱后檔版拆除后可看到電源模塊。

（2）對SFC控制器電源模塊進行檢測：在電源模塊輸入端接入220 V交流電源，電源模塊冷卻風扇已不能正常運行，測量輸出側電壓，發現電源模塊存在輸出電壓偏低（正常為12 V DC）且不穩定等現象，進一步說明該電源模塊故障,需進行更換。

4.3 SFC控制器電源模塊更換后測試

新電源模塊安裝完成后，外接220 V交流電源進行上電試驗，電源模塊運行狀況良好，輸出電壓穩定（為了降低風險，在上電試驗前建議將控制器板卡全部拆除，防止電源模塊輸出電壓過高或者不穩定損傷板卡）。

4.4 SFC控制器上電試驗

將SFC控制器機箱回裝至原安裝位置，板卡外部接線及光纖觸發卡回裝前后分別對SFC控制器上電進行試驗，控制器啟動速度明顯提高，各板卡顯示均正常，電源模塊更換效果良好。

4.5 SFC系統拖動機組抽水啟動試驗

SFC系統控制器電源模塊更換完成后，電源模塊試驗正常，控制器上電試驗正常，結合機組抽水計劃，SFC系統拖動機組抽水方向啟動正常，缺陷處理完畢。

5 結論

張河灣電站SFC系統設備為進口設備，存在圖紙資料不全、培訓資源有限等一系列問題，且SFC系統專業維保深度不夠，控制器內部器件未定期進行測試檢查。張河灣電站將積極與設備廠家聯系，收集當前缺少的設備資料，完善設備臺賬，提升設備管理水平；加強專業人員培訓，增強現場運維人員對進口設備的認知程度，提高運維人員設備維護能力；根據實際情況，將SFC控制器內部元器件檢查試驗項目納入專業維保范圍，以便及時發現設備存在的缺陷隱患，保證設備的安全穩定運行。