一起600MW機組勵磁故障案例分析與處理

杜寧寧，于愛民

（1．華電國際電力股份有限公司技術服務中心，濟南250014；2.華電青島發電有限公司，山東青島265200）

一起600MW機組勵磁故障案例分析與處理

杜寧寧1，于愛民2

（1．華電國際電力股份有限公司技術服務中心，濟南250014；2.華電青島發電有限公司，山東青島265200）

勵磁系統是同步發電機的重要組成部分，勵磁裝置的性能直接影響同步發電機運行的可靠性和穩定性。針對一臺600 MW機組勵磁裝置兩次故障造成的跳閘事故，分析勵磁裝置的故障原因，提出相應處理措施，為今后類似故障的準確判斷和及時處理提供借鑒。

勵磁裝置；ARCnet通信故障；整流橋閉鎖

0　引言

某電廠2×600MW燃煤發電機組，采用瑞士ABB原裝UNITROL5000自并勵勵磁裝置。勵磁電源取自發電機機端，經勵磁變壓器送入可控硅整流柜，整流后經單斷口磁場斷路器接入發電機轉子回路。UNITROL5000勵磁系統共由6面屏柜組成，1面調節器柜，1面滅磁柜，3面功率整流器柜和1面交流進線柜［1-2］。

1　故障經過

2015－01－12，4號機組有功功率605.3 MW，無功功率163 MVar，發電機定子電流18.4 kA，定子電壓18.9 kV，勵磁電流3 618 A，勵磁電壓340 V。發電機勵磁系統通道II運行，通道I備用。4號機組跳閘，SOE記錄首出原因“發電機跳閘”，發變組保護A、B柜“勵磁系統故障”動作，聯跳汽機，鍋爐MFT動作，廠用電切換正常。綜合分析勵磁調節器LCP顯示故障信息、發變組錄波器記錄、發變組保護和DCS報警信號，判斷為勵磁調節器的ARCnet通信故障，更換了通道I、II的COB板，通道II的EGC板和Arcnet通信同軸電纜。進行了靜態交流采樣試驗、小電流試驗和開機過程中的“零起升壓試驗”、“增減磁試驗”、“±5%階躍試驗”、“通道切換試驗”、“EGC試驗”、“滅磁試驗”，試驗結果正常，機組于1月14日恢復并網。

1月18日4號機組有功功率461.6 MW，無功功率162 MVar，發電機定子電流14.41 kA，定子電壓19.7 kV，勵磁電流3 160 A，勵磁電壓283 V。發電機勵磁系統通道I運行，通道II備用。4號機組跳閘，SOE記錄首出原因“發電機跳閘”，發變組保護A、B柜“勵磁系統故障”動作。聯跳汽機，鍋爐MFT動作，廠用電切換正常。勵磁調節器LCP顯示故障信息、發變組錄波器記錄、發變組保護和DCS報警信號與1月12日報出的故障信息一致。

2　故障分析

2.1故障信息

事故發生后，現場調閱發變組保護故障錄波器記錄、整流柜柜面報警指示燈、勵磁調節器LCP顯示故障信息、勵磁調節器內部故障信息，兩次事故報警信息完全相同。發變組故障錄波器顯示，勵磁變電流由2.3 A（二次值）突降至0.1 A啟動錄波，490 ms后“勵磁系統故障”發出，勵磁變電流減小至0A，69 ms后，發變組主開關跳閘，機組跳閘。整流柜Fail、Off燈亮。

勵磁調節器LCP顯示故障信息為：Converter failure（整流橋故障）；Converter 1（整流橋1退出）；Converter 2（整流橋2退出）；Converter 3（整流橋3退出）；Common STBY fault（備用通道綜合故障）；EGC fault（緊急備用通道故障）；Converter fail level 1（整流橋故障1段）；Converter fail level 2（整流橋故障2段）；Converter blocked（整流橋閉鎖）；CH ARC-net fault（通道通信故障）；Converter 4（整流橋4退出）；Converter 5（整流橋5退出）。勵磁調節器通道故障報文見表1、表2。

表1　通道I故障報文

表2　通道II故障報文

2.2檢查試驗情況

2.2.1一次系統外觀檢查

檢查發電機出口TV、TA、勵磁變、勵磁封閉母線等一次設備均無異常，測量勵磁直流母線絕緣合格；檢查勵磁調節器1～5號整流柜、滅磁開關柜、進線柜、控制柜，均無故障點。

2.2.2勵磁調節器檢查

檢查ARCnet通信線T、Y型接頭導通良好、測量終端電阻阻值93 Ω，符合廠家技術標準；試驗整流柜風機電源切換回路，切換正常。外觀檢查脈沖總線扁平電纜及插接情況，未發現異常。

檢查24 V電源模塊G05、G15輸出正常，負極接地良好；測試帶載能力，結果正常。外加220V交流電源，電源模塊G05輸出24.5 V；輸出側接入0～14 Ω滑線電阻，調整阻值由14 Ω降至2.74 Ω，輸出電流由1.68 A升至8.93 A，電壓由24.5 V降至24.44 V。外加220 V交流電源，電源模塊G15輸出24.08 V；輸出側接入0～14 Ω滑線電阻，調整阻值由14 Ω降至2.69 Ω，輸出電流由1.584 A升至8.95 A，電壓由24.08V降至24.03V。

測量整流柜CIN板電源，結果正常，試驗數據見表3。測量整流柜頂部電阻、電容，符合廠家標準，試驗數據見表4。

表3　整流橋CIN板24 V電源測量數據

表4　整流柜電阻、電容測量數據

2.3故障原因分析

根據勵磁調節器報文信息，通道I（11∶00∶32.3200）通道II（11∶00∶32.2400）報出CH ARCnet fault故障，通道I切換至本通道EGC方式運行。由于兩通道均報出CH ARCnet fault故障，整流柜CIN板接收不到任何通信信息，整流橋觸發脈沖自動閉鎖，勵磁電流下降，勵磁變高壓側波形由交流波形轉化為直流波形，三相電流同時存在，480 ms后，EGC板卡發出跳閘指令。

1月12日機組跳閘后，分析為勵磁系統ARCnet通信故障，更換了通道I、II的COB板，通道II的EGC板、ARCnet同軸電纜及通信接口。1月18日，再次發生相同的故障。所有相關檢查、測量和實驗結果均正常，只能用排除法進行分析，懷疑導致本次故障的原因是由于24 V電源系統工作不穩定造成ARCnet通信故障。裝置內部電源如圖1所示，更換24 V電源模塊后，同樣故障未重復發生，驗證兩次故障重復發生系24 V電源模塊工作不穩定引起。24 V電源來自于廠用直流電源和勵磁變低壓側電源，當24 V電源模塊G05、G15出現電壓突降或突升后，會導致MUB板輸出到COB板的電源異常，MUB板所帶負載比較大，COB板上有多種等級的電壓（5 V/12 V等）提供給ARCnet模塊、CPU模塊等，依據ABB裝置說明書這些電壓等級所允許的電壓波動范圍不同，當COB板電壓波動達到個別模塊低電壓跳閘低限時，會發生兩個通道的ARCnet模塊出現重啟的可能性，導致工作通道通信故障（CH ARCnet fault）。各電壓等級低電壓跳閘限值見表5。

圖1　UNTROL5000裝置內部電源供電示意

表5　控制面板電壓監視數值V

3　處理措施

經廠家技術人員與ABB公司瑞士總部聯系，處理意見為：“重點檢查COB板、24 V電源及負極接地、脈沖總線及ARCnet總線通信部分，如無異常更換上述部件”。更換勵磁調節器的ARCnet通信故障通道I、II的COB板，通道II的EGC板、ARCnet通信電纜及接口；更換24 V電源模塊G05、G15、測量單元板（MUB板）；更換通信鏈條上的CIN板、脈沖總線、LCP板及與通道II的ARCnet同軸電纜、FBC部件。機組并網后，ABBUNTROL5000勵磁裝置工作正常。

4　結語

ABB UNTROL5000勵磁裝置在我國大型發電機組上廣泛應用，其具有響應速度快，調節精度高，保護功能完善等優點，具有較高的可靠性。UNTROL5000系統采用ARCnet總線控制模式，各通道之間、調節器與功率柜之間均通過ARCnet總線聯系。ARCnet總線通信設計上無冗余、容錯率低，出現過多起因ARCnet通信故障造成的停機事件［3-5］。通過對一起ARCnet通信故障引起的停機事件進行分析研究，為同類電廠提供借鑒，提高UNTROL5000系統的運行可靠性。

［1］李基成.現代同步發電機勵磁系統設計及應用［M］.北京：中國電力出版社，2002.

［2］竺士章.發電機勵磁系統試驗［M］.北京：中國電力出版社，2005.

［3］席國權，劉波元.ABB UNTROL5000勵磁系統幾例故障分析及處理［J］.中國西部科技，2011，10（1）：45-46.

［4］任曉駿，梁雪華，冷軍.UNITROL 5000勵磁系統幾種常見故障分析和處理［J］.浙江電力，2012（7）：27-29.

［5］唐建惠，栗河川，周文，等.600 MW機組勵磁系統故障分析及處理措施［J］.河北電力技術，2010，29（6）：31-33.

Analysis and Processing of a 600MW Unit Excitation Fault

DU Ningning1，YU Aimin2
（1.Huadian Power International Corp Technical Service Center，Jinan 250014，China；2.Huadian Qingdao Power Company，QingDao 265200，China）

The excitation system is the important part of synchronous generator，and the performance of excitation device directly affects the reliability and the stability of the synchronous generator operation.In this paper，the tripping accident caused by two faults is analyzed for the excitation device of a 600 MW generator，the cause of the excitation device is analyzed，processing measures are put forward for

.

excitation device；ARCnet communication failures；rectifier bridge lock

TM621.3

B

1007－9904（2015）12－0061－04

2015-07-24

杜寧寧（1973），女，高級工程師，從事發電廠電氣技術管理工作；

于愛民（1970），女，高級工程師，從事發電廠電氣技術管理工作。