紀(jì)純麗

摘 要：本文闡述了飛來(lái)峽水電廠勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)器作用及組成，分析了調(diào)節(jié)器故障特征及其產(chǎn)生的不良影響，總結(jié)提出了調(diào)節(jié)器故障查找處理方法。

關(guān)鍵詞：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器；故障；原因分析

廣東省飛來(lái)峽水利樞紐水電廠裝有4臺(tái)轉(zhuǎn)輪直徑7m、額定容量39MWA的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，為ELIN公司和MCE公司的產(chǎn)品，年設(shè)計(jì)發(fā)電量5.55億kwh。飛來(lái)峽機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)為自并勵(lì)雙可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)，主要由勵(lì)磁變壓器、勵(lì)磁變低壓側(cè)斷路器、可控硅整流器及其冷卻風(fēng)機(jī)、過(guò)電壓保護(hù)裝置、滅磁裝置、起勵(lì)設(shè)備、制動(dòng)變壓器、數(shù)字調(diào)節(jié)器以及為滿(mǎn)足勵(lì)磁系統(tǒng)正常安全運(yùn)行所需的控制、保護(hù)、測(cè)量表計(jì)、信號(hào)等設(shè)備構(gòu)成。勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)出口10.5kV母線，通過(guò)勵(lì)磁變壓器和可控硅整流橋提供勵(lì)磁電壓，控制可控硅的脈沖觸發(fā)器可以調(diào)節(jié)磁場(chǎng)電壓。

1 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器組成及作用

飛來(lái)峽機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)配置了一套ELIN公司的GMR數(shù)字式調(diào)節(jié)器，利用它可以進(jìn)行現(xiàn)地運(yùn)行操作，并可顯示勵(lì)磁系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器的工作狀態(tài)、發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)和報(bào)警信號(hào)，還可以修改調(diào)節(jié)器的設(shè)定值和各種參考值。調(diào)節(jié)器和觸發(fā)控制設(shè)備GMR3是一個(gè)大中型同期裝置的電壓調(diào)節(jié)器，其包括有電源和微處理器控制調(diào)節(jié)部分，控制調(diào)節(jié)部分有6個(gè)觸發(fā)脈沖，可最多控制8個(gè)可控硅整流橋。調(diào)節(jié)器有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)方式和手動(dòng)電流調(diào)節(jié)方式，在正常條件下自動(dòng)運(yùn)行方式用作于勵(lì)磁和發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)。每一個(gè)調(diào)節(jié)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(hào)處理板SAB（A5）、數(shù)字輸入板DE32（A11、A12）、數(shù)字輸出板DA32（A13）、運(yùn)行終端GMR（A61）、實(shí)際值采集板IWK（A20）。為了安全重要部件和運(yùn)行都有監(jiān)視，只要終端和主處理器在正常工作，整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)的故障都在現(xiàn)地顯示屏上顯示，根據(jù)各種故障激活適當(dāng)?shù)膭?dòng)作值（報(bào)警、自動(dòng)切換、跳閘）。萬(wàn)一電源故障或主處理器故障程序停止時(shí)，勵(lì)磁通過(guò)看門(mén)狗繼電器K31來(lái)跳閘勵(lì)磁系統(tǒng)，且發(fā)出公共跳閘信號(hào)至遠(yuǎn)方顯示。

2 勵(lì)磁系統(tǒng)故障現(xiàn)象

故障前#1機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行，負(fù)荷為35MW。2016年1月19日10時(shí)09分.飛來(lái)峽電廠中控室監(jiān)控系統(tǒng)畫(huà)面出現(xiàn)“1號(hào)機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)跳閘”、“1號(hào)機(jī)電氣制動(dòng)總閉鎖”等信號(hào)，然后一號(hào)機(jī)組開(kāi)始進(jìn)入自動(dòng)停機(jī)程序?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)#1機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器顯示跳閘前運(yùn)行參數(shù)，從監(jiān)控系統(tǒng)分析跳閘前機(jī)組無(wú)任何報(bào)警。

3 故障原因分析處理

3.1 故障原因診斷

根據(jù)存在的可能原因，檢修人員分別進(jìn)行處理：1）對(duì)1號(hào)發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁功率柜、勵(lì)磁開(kāi)關(guān)柜及相關(guān)設(shè)備檢查；2）根據(jù)故障現(xiàn)象，結(jié)合勵(lì)磁調(diào)節(jié)器內(nèi)部邏輯控制圖，對(duì)調(diào)節(jié)器軟硬件組件進(jìn)行重點(diǎn)檢查處理。

3.2 調(diào)節(jié)器電源和觸發(fā)控制檢查

先檢查電源NGT1（01.A01-A1）的24V電源和內(nèi)部電壓5V、±15V，在板NGT1前端 測(cè)試孔檢測(cè)其內(nèi)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(gè)內(nèi)部電壓故障，那么斷開(kāi)整個(gè)電源，拔出除NGT1（A1）外的所有板，現(xiàn)在投上電源并再次檢查內(nèi)部電壓，看是否是板NGT1的輸入或輸出電源故障。經(jīng)檢查排除此項(xiàng)故障。

斷開(kāi)小開(kāi)關(guān)+JD3-F09來(lái)檢查觸發(fā)脈沖，連接一臨時(shí)電源（3×230VAC），經(jīng)F09送至變壓器+JD1-T09，以提供調(diào)節(jié)器的是同期電壓，檢查正確相序連接。將調(diào)節(jié)器SAB板前端的按鈕“HST”打至“1”位置，解除觸發(fā)脈沖閉鎖，用一個(gè)沒(méi)接地的示波器探針，在脈沖放大器板+JD3、+JD4 A1的端子上檢測(cè)脈沖順序。正確脈沖順序必須是L1+，L3-，L2+，L1-，L3+，L2。在這個(gè)順序時(shí)脈沖之間的距離為600（50Hz時(shí)為3.33毫秒），及脈沖長(zhǎng)度為1秒。經(jīng)檢查排除此項(xiàng)故障。

3.3 可控硅整流器檢查

在臨時(shí)電源下，用一個(gè)沒(méi)接地的示波器探針，檢測(cè)可控硅觸發(fā)門(mén)連接的脈沖（觸發(fā)門(mén)：白色或黃色，負(fù)極：紅色）。如果在一個(gè)或一個(gè)以上的可控硅脈沖丟失，故障原因有：接線短路、在觸發(fā)脈沖放大器LG/TH6的輸入端短路、在信號(hào)處理板SAB的觸發(fā)脈沖輸出端故障、在子處理器板PIM處理器A的觸發(fā)控制故障。通過(guò)熔斷器殼體的銷(xiāo)釘釋放或微動(dòng)開(kāi)關(guān)，可判斷可控硅熔斷器被損壞。經(jīng)檢查排除可控硅脈沖無(wú)丟失和控硅熔斷器未被損壞。

3.4 磁場(chǎng)電壓波形檢查

用一個(gè)沒(méi)有接地的示波器探針檢測(cè)磁場(chǎng)電壓的波形。在一個(gè)感性負(fù)載（轉(zhuǎn)子繞組）下，測(cè)得一個(gè)6脈沖可控硅整流橋的輸出電壓（磁場(chǎng)電壓）為一個(gè)典型的波形，其形狀類(lèi)似每周（20毫秒）有6個(gè)牙齒的鋸。如脈沖或可控硅不在工作狀態(tài)時(shí)，其相應(yīng)的齒形消失，并留一個(gè)缺口。經(jīng)檢查排除此項(xiàng)故障。

3.5 處理器單元檢查

經(jīng)檢查確認(rèn)是子處理板PIM板硬件故障瞬間死機(jī)后，軟硬件看門(mén)狗勵(lì)磁調(diào)節(jié)器內(nèi)部A14動(dòng)作，造成勵(lì)磁調(diào)節(jié)器+JD1-K0031啟動(dòng)跳閘出口，最終導(dǎo)致機(jī)組跳閘停機(jī)。

4 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)行十多年來(lái)，該系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，表現(xiàn)出總體性能先進(jìn)，反應(yīng)迅速，調(diào)節(jié)質(zhì)量高可靠性程度高等特點(diǎn)。造成這次故障的原因在于飛來(lái)峽電廠勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自1999年投運(yùn)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(jīng)試驗(yàn)，一號(hào)機(jī)發(fā)電機(jī)組恢復(fù)正常。因此，電廠日常運(yùn)行應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備管理維護(hù)和技術(shù)改造更換工作，防止類(lèi)似問(wèn)題發(fā)生，避免影響設(shè)備安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉茂英.飛來(lái)峽水電站勵(lì)磁調(diào)節(jié)器.水電站機(jī)電技術(shù)，2002（4）.

[2] 廣東省飛來(lái)峽水利樞紐管理局編著.飛來(lái)峽水利樞紐機(jī)電技術(shù).中國(guó)水利水電出版，2006.

[3] ELIN公司相關(guān)圖紙資料.