淺談發電機勵磁系統故障處理與防范對策

江濤

（江蘇國信協聯燃氣熱電有限公司，江蘇 宜興 214203）

某公司發電機組為兩套9F 燃氣-蒸汽聯合循環熱電聯產機組，燃機發電機變壓器組與汽機發電機變壓器組分別聯合單元接線，采用聯合的發變線路組接線。其中，燃機發電機采用某公司的數字式靜態自并勵勵磁調節系統，主要由勵磁變壓器、可控硅整流橋、自動勵磁調節器及起勵裝置、轉子過電壓保護與滅磁裝置組成；勵磁變壓器的電源來自發電機機端；汽機發電機采用另一公司的自并勵勵磁系統。

1 事件經過

×年×月×日1#聯合機組啟動，5:05，燃機發電機并網運行，勵磁調節器運行方式為遠方/自動運行模式，即發電機端電壓調節方式；7:10，汽機發電機并網運行。1#聯合機組逐加負荷。9:55，機組負荷帶至260MW（燃機169MW，汽機91MW），1#燃機勵磁系統故障造成發電機保護裝置A、B 柜保護出口，燃氣機組機組停機，隨后橫向保護2#汽機跳機。燃氣機組發電機電氣量保護（雙套）、非電量保護及勵磁調節器均采用同一家公司產品。

2 現場檢查情況

（1）發電機保護裝置A、B 柜，非電量“外部來跳”（勵磁故障跳閘）動作出口。

（2）勵磁調節器故障報文（A 通道與B 通道信息基本一致）、1#燃機勵磁操作面板顯示F8 整流橋1 故障報警及電流監視故障、F9 整流橋2 故障報警及電流監視故障、系統故障、熔絲故障。整流橋1/2 橋臂電流監視指示燈A13 熄滅。

（3）1#燃機發電機小室1#、2#可控硅功率柜A13 燈均不亮，A13 對應為B 相（每個功率柜A11）。

（4）故障錄波器顯示燃機發電機保護裝置接收到“勵磁系統故障信息”，外部來故障啟動保護裝置出口約40ms后燃機GCB 及滅磁開關先后跳閘。（與廠用電監控信息一致）

3 實驗檢測及分析

3.1 功率單元假負載小電流測試

功率單元按N+1、150%容量配置，共3 個功率柜，2 個功率柜正常工作時可滿足額定的勵磁電流輸出；每個功率柜分別配置A11/A14、A13/A16、A15/A12 6 個晶閘管，對應交流輸入電源的A、B、C 三相。

圖3

由于勵磁報警和A13 指示燈熄滅，可初步判斷整流橋1/2 可控硅A13 出現異常。為進一步判斷原因，對功率單元進行假負載小電流測試。從波形看1#功率柜和2#功率柜B相波形不正常（丟波、波形高度及間隔錯誤），3#功率柜B相存在損耗，同時測量其相應的脈沖監測點也未測量到正常電壓。整流橋1/2 假負載測試波形如圖1。

圖1

圖2

檢查可控硅模塊A13 狀態，發現其脈沖觸發板上1#功率柜整流橋脈沖輸出線4#、5#針存在短路現象，通過檢查測量脈沖輸出線絕緣電阻，絕緣時好時壞，2 人搖測、1 人間隙性搖動輸出線就會出現絕緣到0 現象。4#、5#插針為圖3所示A13 中M、I 插針，M 為地，I 為觸發電平。4#、5#針短路導致I 觸發電平一直為低電平，二極管-V11 一直導通，-R11、-F11 過載燒壞（如圖2）。

由于3 只功率柜整流脈沖輸出線并聯，因此3 只功率柜B 相單元均存在相同情況。最終結果導致1#、2#功率柜觸發板損壞、3#功率柜觸發存在損耗。

3.2 原因分析

（1）勵磁系統退出原因。判斷整流橋1 脈沖電纜存在接地問題，那么在勵磁正常運行時此電纜發生接地，同時整流橋的脈沖電纜為并聯狀態，導致整流橋1/2 可控硅模塊A13 無法正常工作。橋臂電流監視指示燈監測到此問題后，發出報警并退出了整流橋。勵磁系統在兩個整流橋退出后，勵磁系統給保護發信，然后勵磁系統退出，繼而觸發機組整體停運。

（2）可控硅模塊脈沖觸發板受損原因。整流橋1 脈沖電纜發生接地后較長時間內都處于接地狀態，同樣脈沖電纜的并聯使得脈沖電纜均處于同樣狀態，導致脈沖觸發板持續工作，進而過載受損。

4 處理經過

（1）更換1#功率柜脈沖電纜和脈沖觸發板。

（2）測量脈沖線絕緣電阻。新脈沖電纜經搖表檢查絕緣，針對內部12 根接線正對負、正對正、正對地兩兩搖絕緣測試，絕緣良好。脈沖電纜恢復完畢后，其他功率柜脈沖電纜以相同方式共同搖絕緣測試，絕緣良好。

（3）假負載小電流測試。勵磁2 個通道分別以90°/60°/5°測試，波形顯示正常（1 周期20ms 內6 個波頭），相應測量整流橋最大輸出即5°時勵磁電壓為157V，與交流輸入側119V 相符。確定勵磁系統從兩個通道到脈沖電纜的控制回路及可控硅模塊的工作回路已恢復正常，圖4為3 個不同觸發角度的波形。

5 防范措施

（1）測量1#燃機發電機2#、3#功率柜整流橋脈沖輸出線各插針絕緣正常；

（2）待2#聯合機組停運，測量3#燃機發電機勵磁功率柜整流脈沖輸出線各插針絕緣，并檢查接觸情況。

圖4

（3）觸類旁通，舉一反三，排查現役機組其他類似問題。

6 結語

在電力生產中，我們既要高度警惕“黑天鵝”事件,但絕不能忽視“灰犀牛”事件。本文介紹了某電廠一起勵磁系統因功率單元脈沖線絕緣故障引起的停機事故，通過對這一小概率事故征象、處理過程及防范措施等的描述，旨在拋磚引玉，為同行技術人員提供一些思路，期間肯定還有一些不足與瑕疵，期待指導與斧正。