電氣制動裝置二次控制回路改進

彭昌清

（國網湖北省電力公司黃龍灘水力發電廠，湖北 十堰 442000）

電氣制動裝置二次控制回路改進

彭昌清

（國網湖北省電力公司黃龍灘水力發電廠，湖北 十堰 442000）

本文通過對一起水輪發電機組電氣制動系統控制開關分閘線圈燒壞缺陷的分析，根據實際情況進行現場處理，提出改進的方案，以供參考。

水輪發電機組電氣制動；故障；改進方案

黃龍灘電廠于2005年建成投入運行的兩臺170MW水輪發電機組，該機組的制動系統采用的是常規機械制動和電氣制動相結合的混合制動方式，2014年4月28日在機組電氣制動裝置投入過程中出現電制動控制開關JLK分閘線圈燒壞的事件，現就此次事件發生的問題進行分析，提出改進的方案。

一﹑水輪發電機組電氣制動系統概述

當水輪發電機與電力系統解列后,機組進入停機過程。由于機組的轉動部件具有較大的慣性,機組在短時間內不能停止運轉。但機組軸承是不允許機組較長時間處于低速運轉狀態的,這是因為機組推力軸承軸瓦的油膜形成與機組的轉速有關,機組在低速下旋轉會導致油膜的破壞繼而出現干摩擦,而燒毀軸瓦。傳統的機械制動一般采用制動閘和制動環直接接觸產生摩擦阻力而起制動作用,但制動環﹑風閘易因機械疲勞而變形龜裂；且摩擦產生的粉塵混入發電機的循環空氣中,隨油霧粘附在定子線圈端部和鐵芯風溝表面,影響發電機的絕緣和散熱,嚴重影響發電機的正常運行。電氣制動就是為了克服機械制動的缺點而提出來的。它的最大優點是制動轉矩大。制動力矩是隨機組轉速下降而增大,當轉速為零時達到峰值,這正是區別于機械制動力矩的最大優點。電氣制動除了制動力矩大這個特性之外,也比較潔凈,且檢修維護方便, 滿足系統調峰, 機組開停機操作頻繁的要求。電氣制動的工作原理是基于同步電機的電樞反應。當機組與電網解列,發電機轉子滅磁后,使定子三相短路,同時給發電機加勵磁電流,使它產生一個方向與機組慣性力矩的方向相反,具有強大制動作用的電磁力矩。勵磁電流由廠用電系統經整流后的外部電源供給。

二﹑故障現象

2014年4月28日，某廠4號發電機組停機過程中，發現該電制動裝置動作后，其柜內制動電源交流開關ZTK未分閘。停機后現場檢查制動電源交流開關ZTK跳閘繼電器K3燒毀，進一步檢查發現制動電源交流開關ZTK跳閘線圈也燒毀，其他部件均正常。

經初步分析判定為4號發電機電氣制動裝置PLC流程開出去控制制動電源交流開關ZTK分閘的繼電器K3接點粘連，引起制動電源交流開關ZTK分閘線圈回路未斷開而長時間通電所致。暫時更換更換制動電源交流開關ZTK分閘繼電器K3，并更換制動電源交流開關ZTK分閘線圈（拆卸廢舊設備線圈）。經試驗，電制動動作正常。

此后，4號機停機4次，4號機電制動均動作正常。

2014年5月10日18：03，據運行人員反映 4號機電制動電源交流開關ZTK有糊味。維護人員現場檢查發現：電制動流程動作正確，制動電源交流開關ZTK﹑制動電源直流開關ZMK﹑發電機短路開關GNK均已經正確動作。進一步檢查，發現制動電源交流開關ZTK跳閘繼電器K3燒毀﹑制動電源交流開關ZTK分閘線圈燒毀。

三﹑原因分析

2014年5月12日，維護人員對4號發電機組電制動裝置進行詳細檢查，對存在的問題進行深入分析，主要原因如下：

1所選用開出繼電器本體質量不高，接點動作不可靠（可能有抖動現象）；2近期空氣濕度較大，影響了繼電器觸電滅?。?PLC開出分閘脈沖時間較長，導致制動電源交流開關ZTK分閘線圈及分閘繼電器K3長期帶電（由于廠家出于技術保護，未提供讀程序軟件，故無法對此核實）。

4回路設計存在缺陷：（1）由于制動電源交流開關ZTK本身輔助接點不夠，導致其控制回路無防外部接點粘連措施，即ZTK合閘回路中無ZTK的常閉輔助接點（回路號909與902之間），ZTK分閘回路中無ZTK的常開輔助接點（回路號911與902之間）； （2）分閘繼電器K3是對線圈進行切斷，但未設計消除反電動勢回路，在分開線圈的時候會在接點上產生很大的反電動勢，加劇了斷弧難度；說明：原電氣制動裝置二次控制回路部分（詳見圖1）

四﹑解決措施及方案

申請4號機組電制動裝置停運，對原電氣制動裝置二次控制回路進行改進，具體措施如下：

圖1

1﹑第一階段：（1）更換原型號分閘繼電器K3；（2）將制動電源交流開關ZTK接入信號回路的一對輔助接點引入防外部接點粘連回路中；（3）信號回路用的輔助開關的接點通過擴充接入；（4）在制動電源交流開關ZTK分閘繼電器K3線圈上并聯一個反向續流二極管（型號FR256），在二極管回路串聯一個電阻（1KΩ），防止二極管燒毀時候直流短路：

2﹑第二階段：（1）更換新型號繼電器（連同底座一并更換）；（2）更換符合現場實際的制動電源交流開關（多對輔助接點）。 2014年5月15日，對4號機組電氣制動裝置二次控制回路進行改進后， 4號機組電氣制動裝置共停機30次，經過實際驗證，該改進措施確實可行，再沒有出現上述缺陷。水輪發電機組電氣制動系統的運行情況將直接影響發電廠的安全運行，要在工作中不斷分析出現的缺陷及故障，深入分析原因實施改進，確保水輪發電機組的安全穩定運行，提高電網供電的可靠性。

[1]JPT-4/P23型可編程電氣制動裝置使用說明書[Z]．

TM561

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