發電機滅磁開關和勵磁系統可靠性提升

費維

摘要：發電機滅磁開關是發電機勵磁系統的重要組成部分;因其動作不可靠，引發發電機勵磁系統可靠性差。本文結合實際工作中遇到的問題，歷經多次的原因分析與整改;最終通過對滅磁開關本體復位彈簧的調整，以及發電機起勵邏輯的完善;有效的提升了發電機滅磁開關及勵磁系統可靠性。

Abstract： The generator de-excitation switch is an important part of the generator excitation system. Because of its unreliable action， it causes poor reliability of the generator excitation system. In this paper， combined with the problems encountered in the actual work， through the adjustment of the return spring of the de-excitation switch body and the improvement of the generator excitation logic， the reliability of the generator de-excitation switch and excitation system is effectively improved.

關鍵詞：滅磁開關;后備分閘;勵磁調節裝置;發電機轉子一點接地;起勵邏輯

Key words： de-excitation switch;backup opening;excitation regulation device;one-point grounding of generator rotor;excitation logic

中圖分類號：TM31? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）21-0191-02

0? 引言

發電機是將其他形式的能源轉換成電能的機械設備;其中最常見的三相同步交流發電機由原動機拖動直流勵磁的同步發電機轉子，以轉速3000t/min旋轉;根據電磁感應原理，三相定子線圈便感應出交流電勢。供給同步發電機轉子勵磁電流的電源及其附屬設備的勵磁系統則是同步發電機必不可少的部分。而滅磁開關作為發電機勵磁系統的重要組成部分;開機建壓前，投入滅磁開關，在發電機停機或事故情況下，跳開滅磁開關切斷勵磁回路電流，達到快速降低發電機電壓的目的。當發電機滅磁開關動作不可靠，及發電機起勵建壓邏輯存在缺陷時，必然對發電機的并網投運帶來影響。

1? 情況簡介

某燃機電廠安裝有二套9E燃機聯合循環機組;每套聯合循環機組擁有一臺燃機發電機及一臺汽輪發電機。燃機發電機（型號QFR-135-2）、汽輪發電機（型號QFJ-60-2）采用南京汽輪發電集團生產的全空冷自并勵發電機，額定電壓/容量分別為13.8kV/135MW和10.5kV/60MW，發電機勵磁系統采用自并勵系統，由接于發電機機端的勵磁變壓器、功率整流柜、調節柜、滅磁柜、起勵裝置等設備構成，調節器型號為國電南自生產的PSVR100，控制器為主/從方式運行，每臺機組整流柜共2面，采用冗余配置。發變組保護采用是國電南自生產的DGT-801系列保護裝置。滅磁開關均采用安徽時代科聚電氣有限公司生產的DMX2-4型磁場斷路器。近期該電廠多次發生滅磁開關動作不可靠，以及起勵時機端電壓升壓異常的故障，對機組的安全投運造成較大影響。

2? 幾起典型故障的原因分析與處理過程

2.1 典型故障1

2018年05月17日，1號燃機發電機停機時，滅磁開關后備分閘。

現場檢查發現1號燃機發電機滅磁開關傳動電磁鐵中的動鐵心未能下落到位。在拉開滅磁開關直流控制電源，外用桿子手動合上滅磁開關。滅磁開關直流控制電源送電，就地按滅磁開關合、分閘按鈕，開關動作正常。開關傳動電磁鐵下落位置正常，后備指分閘示燈滅。次日發電機并網正常。利用機組停運期間檢查無果，后期機組并網也未再發生此類故障;因此認為此次故障需進一步進行觀察，以確定故障原因。

2.2 典型故障2

2018年10月25日，1號燃機發電機起勵建壓時，發電機保護A屏 “轉子一點接地”保護動作。

檢修人員根據發電機保護裝置的提示，對發電機轉子回路展開絕緣檢查。在對發電機轉子繞組、勵磁電纜、勵磁直流母排以及勵磁系統各測量回路的絕緣測結果量均合格;得出發電機轉子回路沒有接地！就地合上發電機滅磁開關FMK，手動起勵正常;恢復后，由DCS系統遠程合滅磁開關，DCS畫面正常操作，1號燃機發電機程控起勵建壓正常;發電機順利并網。

在后續的原因分析過程中，故障原因得到最終明確。首先，“發電機轉子一點接地保護”明確為誤報警。該燃機發電機保護裝置為國電南自生產的DGT-801A保護裝置，保護裝置根據轉子電壓判斷轉子接地故障。在正常的起勵建壓過程中，起勵電源的投入時間設定為10s，但實際在起勵電源投入的3s中，發電機機端電壓就已升至大于10%額定電壓的電壓值，勵磁調節裝置AVR自動將起勵電源退出，由發電機自并勵勵磁系統繼續提供勵磁電流;所以在正常起勵建壓過程中不會引發“發電機轉子一點接地保護”動作。當某種特定的情況下，在起勵電源退出后，發電機自并勵系統未能繼續提供勵磁電流;促使轉子電壓突然下降，保護裝置判別為轉子回路發生了短路，而使轉子電壓突然下降;因此保護裝置發報警信號。達到高高定值時，“發電機轉子一點接地保護”動作出口。

其次，誤起勵建壓的主要原因為滅磁開關動作不可靠引起。當機組升速至3000r/min時，各限制條件正常退出，同時觸發“AVR開機”令;運行人員在DCS畫面上進行操作“投起勵電源”，該起勵電源維持10s。接著運行人員在DCS畫面操作遠程合滅磁開關，DCS后臺接到滅磁開關反饋信號，自動觸發“起勵建壓”令。此時，勵磁調節裝置AVR滿足裝置處在自動運行狀態、接收到滅磁開關合閘信號、機端電壓低于10%的額定電壓、接收到外部 “起勵建壓”指令以及各保護動作信號消失的幾個條件下，啟動起勵建壓過程。由于勵磁調節器AVR所接收的滅磁開關合閘信號是接在滅磁開關的常閉輔助接點上。那么當滅磁開關實際在分位，因接線虛接、松動等原因斷開，則會使AVR裝置誤認為滅磁開關FMK已處在合閘位。又因發電機控制屏內，發現柜內的“AVR開機”令與“起勵建壓”令被短接。故在此次機組啟動過程中，當機組自動達到3000r/min時，勵磁調節裝置AVR已滿足條件，在未實際合閘滅磁開關的情況下，執行起勵建壓動作;最終引發“發電機轉子一點接地”保護動作。

整改措施：對滅磁開關的輔助接點上的接線進行檢查緊固;取消機組升速至3000r/min時自動觸發的“AVR開機”令。

2.3 典型故障3

2019年02月20日，3號發電機并網時，滅磁開關不能合閘。經處理后合上滅磁開關，但DCS畫面上卻無法起勵建壓。

檢修人員通過仔細觀察DCS后臺操作起勵過程中，勵磁調節器AVR裝置的變化;認為AVR裝置未接收到“起勵建壓”指令。會同熱控人員查找后臺程控邏輯，發現程控邏輯出錯中止。熱控人員對程控邏輯重置后，運行人員DCS畫面再次操作，3號發電機正常起勵并網。

結合前期3號發電機停機后，滅磁開關柜“分閘”指示燈不亮的故障處理經過。檢修人員通過輕觸滅磁開關輔助接點，“分閘”指示燈正常點亮。因此認為，3號發電機滅磁開關輔助接點，有不到位的現象。同時，因運行人員在DCS后臺操作滅磁開關合閘，而實際滅磁開關未能正常合閘情況下，使DCS后臺程控邏輯無法順利執行而非法中斷。

在20日晚，機組停運后對滅磁開關再次進行細致的檢查。經過反復多次的嘗試;最終通過拉緊分閘復位彈簧約0.5cm后，多次分合閘成功，開關輔助接點均已正常到位;隨后為防止固定螺母松動，在已有二個螺母的基礎上，分別加上二個平墊，一個彈墊與一個螺母。并在以后的啟停機過程中得到驗證。

3? 此類故障的原因歸納及應對措施

圍繞發電機滅磁開關、起勵時機端電壓升壓異常的故障，并非只有以上三起典型故障。在機組啟機過程中，多次發生滅磁開關動作不可靠的現象。通過對文中所述的三起典型故障的原因分析與處理過程，我們把此類故障的原因歸納為以下兩點：

3.1 滅磁開關的動作不可靠

因機組投運已有8年，相關設備已開始頻繁出現同一類型故障。造成滅磁開關FMK輔助接點不可靠的原因可能存在以下幾點：

①因燃機作為調峰機組，啟停頻繁，滅磁開關動作次數較多;造成滅磁開關輔助接點的連桿等機構磨損，間隙增大。

②燃機發電機滅磁柜工作環境不佳，且為強制散熱方式;造成柜內積灰較多，滅磁開關輔助接點的連桿等活動機構潤滑不好，有阻力增大、卡澀現象。

③滅磁開關觸頭多次操作后，引起觸頭接觸電阻增大，導通性能下降。

而往往忽略了滅磁開關分閘復位彈簧的拉力。電廠采用的DMX2-4型滅磁開關分閘復位彈簧的固定螺栓因只一頭進行固定，且彈簧在拉伸過程中的振動，極易引起固定螺帽松動;從而發展到滅磁開關分閘不到位，輔助接點接觸不可靠;直至引發發電機組更嚴重的故障。

應對措施即對滅磁開關分閘復位彈簧重新調整行程，恢復其應有的拉力;同時通過加裝彈簧墊的方式，消除因固定螺帽的松動，而引起復位彈簧拉力變化的隱患。最終提高滅磁開關的動作可靠性。

3.2 后臺起勵邏輯存在缺陷及邏輯的執行紀律不強

發電機DCS后臺起勵邏輯存在缺陷，“AVR開機”令與“起勵建壓”令一同發出。其次，在邏輯執行出錯時，不能提供退出執行的方法。此類問題，由熱控、電氣專業共同進行修復、完善。

邏輯的執行紀律不強。每一步邏輯執行完畢后，運行人員應對現場設備確認狀態;是否已執行完畢、到位，是否滿足下一步邏輯的執行條件;避免誤操作引發事故。應對措施為加強運行人員的培訓學習，提高對設備的認知。

經過以上有針對性的整改，該燃機電廠發電機勵磁系統可靠性得到了很好的提升;在近一年多的機組啟動過程中，未再發生過同類故障。也為發電機組安全可靠運行提供的有力保障。

4? 結語

本文所述的二種故障原因都具有很強的隱蔽性。DCS后臺邏輯在調試過程中沒有發現的缺陷，將隱藏的非常深;一般只有在特定條件下才會暴露。同樣彈簧的緊力，一般檢修過程中不會去進行檢測;而通過肉眼觀察，將很難明確。 因此，對我們技術人員在處理實際問題中，提出了更高的要求。

參考文獻：

[1]國電南京自動化股份有限公司.PSVR 100 發電機勵磁調節裝置技術說明書.

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