溧陽抽水蓄能電站SFC系統(tǒng)缺陷分析與處理

仲 鳴，高從闖，楊 劍，范李峰

(江蘇國信溧陽抽水蓄能發(fā)電有限公司，江蘇溧陽213334)

0 引 言

溧陽抽水蓄能電站SFC裝置額定功率18 MW，輸入變高壓側額定電壓15.75 kV，低壓側電壓5 kV，每套SFC熱周期可滿足連續(xù)滿載運行60 min，緊接空載靜止60 min。本文結合溧陽抽水蓄能電站工程實例介紹了SFC系統(tǒng)調試期間及運行初期出現(xiàn)的缺陷，分析了缺陷原因，介紹了缺陷處理過程。

1 SFC配置及運行方式

溧陽抽水蓄能電站抽水啟動方式采用SFC啟動，未設置背靠背啟動方式，共設有2套SFC系統(tǒng)，電氣一次接線如圖1所示。1號SFC電源取自2、5號主變低壓側，正常用于啟動1、2、3號機組；2號SFC電源取自3、6號主變低壓側，正常用于啟動4、5、6號機組。兩套系統(tǒng)完全獨立，可同時運行，縮短啟動時間，又可通過啟動母線聯(lián)絡閘刀互為備用，大大提高了機組的啟動成功率。

圖1 SFC系統(tǒng)電氣一次接線

2 SFC故障分析及處理過程

2.1 轉子初始位置測量故障

SFC拖動機組前投入勵磁，在轉子磁場建立的過程中，SFC通過定子回路感應出的三相電動勢計算得到轉子的初始位置[1]。電站在首臺機組調試期間，出現(xiàn)轉子初始位置測量故障，經(jīng)多次錄波發(fā)現(xiàn)，從SFC發(fā)出起勵命令到勵磁調節(jié)器增磁至設定值的時間過長，導致SFC所采集到的磁通不能實時計算出轉子實際位置，使得計算出的觸發(fā)角有偏差，無法順利拖動機組，拖動失敗波形如圖2所示。經(jīng)過反復試驗將參數(shù)修改為：勵磁電流升至設定時間為1.8～2.1 s，SFC滯后啟動時間為0.3～0.5 s，同時將勵磁電流升至1.05～1.10倍。另一方面，充氣壓水造成機組發(fā)生蠕動也是導致轉子初始位置測量失敗的原因之一，通過修改機組監(jiān)控流程，充氣壓水后再退出機械剎車，有效避免了轉子位置變化導致的測量失敗，提高啟動成功率。

圖2 SFC拖動失敗波形

2.2 SFC功率柜絕緣測試不合格

溧陽抽水蓄能電站1號SFC功率柜上電前，檢查發(fā)現(xiàn)可控硅對地絕緣電阻在0.5 MΩ左右，未達到SFC上電要求(2 MΩ及以上)。經(jīng)過分析，絕緣電阻測值過低與當時環(huán)境濕度過高有關[2]，針對這一現(xiàn)象，在1號SFC室內加裝除濕機并對地下廠房1號SFC室附近墻體漏水點進行處理，環(huán)境濕度由原來的85%降至50%左右，再次測量絕緣電阻上升至1 MΩ左右。

另一方面，SFC內循環(huán)冷卻水電導率偏高也是可控硅對地絕緣電阻偏低的重要原因。SFC內循環(huán)冷卻水電導率正常在0.2～0.6 μS/cm，報警值為1.5 μS/cm，而當時的電導率在2.0 μS/cm以上。電導率偏高的原因可能有：①SFC長期未啟動；②去離子罐內樹脂飽和，去離子功能喪失；③電導率測量元件異常[3]；④內循環(huán)冷卻系統(tǒng)存在內漏等。針對上述分析，在手動啟動內循環(huán)冷卻水泵、更換去離子水及去離子罐仍未降低電導率的情況下，將原因鎖定在內循環(huán)系統(tǒng)的板式換熱器存在內漏。檢查發(fā)現(xiàn)外循環(huán)進水口處存在大塊異物及雜質，板式換熱器內外循環(huán)間的密封損壞，導致去離子水電導率偏高。在更換板式換熱器并多次強制啟動內循環(huán)冷卻水泵后，電導率降至0.6 μS/cm左右，最終測得絕緣電阻為3.2 MΩ，符合相關標準。

2.3 SFC輸入變壓器輕瓦斯報警

在2號SFC調試初期，輸入變壓器輕瓦斯動作頻繁，造成輕瓦斯動作的原因可能為：①因濾油加油使空氣進入變壓器；②因漏油致使油面低于瓦斯繼電器以下；③變壓器故障產生少量氣體；④發(fā)生穿越性短路；⑤瓦斯繼電器或二次回路故障等。在對變壓器油水分、介損、擊穿電壓及色譜進行化驗后，檢測結果均符合相關質量標準。經(jīng)分析后，判斷由于該變壓器本體在現(xiàn)場進行注油，變壓器油中可能混有空氣，在經(jīng)多次熱油循環(huán)并手動排氣后，SFC輸入變投運至今未再發(fā)生輕瓦斯報警。

2.4 SFC機網(wǎng)橋差流保護動作

6號機組抽水啟動過程中，轉速達10%左右時2號SFC跳閘停機，現(xiàn)地查看故障報文為網(wǎng)橋側電流大于機橋側電流差動保護動作(D00005_I Network Bridge>I Machine Bridge Fault)，SFC差動故障波形如圖3所示。

圖3 差流故障波形

故障波形中，網(wǎng)橋電流值(0.65+0.18)(p.u.)減機橋電流值(0.64-0.26)(p.u.)

等于0.45(p.u.)，大于機網(wǎng)橋電流差動保護動作值0.3(p.u.)。故障出現(xiàn)后通過錄波軟件Pertu對故障波形進行分析，發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生在脈沖換相模式至自然換相模式切換期間，此時可控硅全部關斷，此時的測量回路由于延時會存在一定的誤差，造成機橋和網(wǎng)橋的電流出現(xiàn)短時不平衡，致使SFC機橋及網(wǎng)橋差動保護動作，啟動失敗。將網(wǎng)橋電流差動使能R108、R109由1置0，機橋差動使能R63、R64由0置1，控制信號的輸入和輸出，減小此刻的測量誤差，并將脈沖換相模式至自然換相模式切換判斷時間R99由1 s延長至5 s，經(jīng)優(yōu)化后未再發(fā)生此類故障。

2.5 流程超時故障

在運行初期，SFC出現(xiàn)流程超時故障(D219 Grafcet stopping timeout fault)，該故障在2臺SFC同時存在。 經(jīng)過多次錄波發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)該故障的時間為SFC的輸出刀閘由X位置(旁路)切換到Y位置(輸出變)時，驅動電機沒有驅動刀閘轉動從而導致流程超時故障。通過分析Pertu錄波發(fā)現(xiàn)程序內自定義模塊存在問題，在故障時刻，該自定義模塊的輸入已經(jīng)變位，但是輸出沒有變位。問題鎖定在自定義模塊內部邏輯關系。SFC輸出刀閘的切換發(fā)令是一個脈沖量，這與斷續(xù)電流控制信號的封鎖之間存在一個配合問題，如果控制配合不當，則自定義模塊無法輸出，從而導致流程超時。優(yōu)化自定義模塊內部邏輯，增加0.5 s的延時后故障消除。 優(yōu)化后的自定義模塊如圖4所示。

圖4 優(yōu)化后的自定義模塊內部邏輯

3 結 語

SFC系統(tǒng)作為抽水蓄能電站啟動的關鍵設備，其安全可靠性顯得尤為重要。通過對SFC系統(tǒng)調試、初期運行過程中故障的處理，電站抽水工況啟動成功率顯著提升。SFC系統(tǒng)的集成度相對比較高，出現(xiàn)故障檢查處理難度大，因而要高度重視備品備件的采購與管理工作。