張慶偉 倪令中(華電國際鄒縣發(fā)電廠,山東鄒城 273522)

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ABB UNITROL 5000勵(lì)磁調(diào)節(jié)器起勵(lì)失敗原因探討

張慶偉 倪令中
(華電國際鄒縣發(fā)電廠,山東鄒城 273522)

【摘 要】本文簡(jiǎn)要介紹了同步發(fā)電機(jī)的起勵(lì)方式,著重闡述了自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的起勵(lì)過程,結(jié)合某廠1020MVA水氫氫發(fā)電機(jī)組起勵(lì)失敗的具體故障現(xiàn)象,全面對(duì)UNITROL 5000型勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)失敗原因進(jìn)行探討分析。針對(duì)分析出的原因制定應(yīng)對(duì)措施、檢查方案及詳細(xì)的檢查步驟,最終圓滿解決起勵(lì)失敗的異?，F(xiàn)象,對(duì)防范勵(lì)磁起勵(lì)失敗有一定的借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】自并勵(lì) 靜止勵(lì)磁系統(tǒng) 起勵(lì)失敗 故障分析及處理

1 概述

某機(jī)組為日立東方電機(jī)廠制造的1120MVA水氫氫發(fā)電機(jī)組,配置為自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源由接在發(fā)電機(jī)端的干式勵(lì)磁變壓器經(jīng)可控硅整流后供給,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用ABB公司研制的UNITROL 5000型雙通道微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,具有穩(wěn)定發(fā)電機(jī)電壓和合理分配無功以及提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。

2 同步發(fā)電機(jī)起勵(lì)方式簡(jiǎn)介

同步發(fā)電機(jī)的起勵(lì)方式。 同步發(fā)電機(jī)的起勵(lì)控制是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的重要環(huán)節(jié),同步發(fā)電機(jī)的起勵(lì)方式有3種:恒機(jī)端電壓方式,恒勵(lì)磁電流方式及自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)母線電壓方式。本文涉及機(jī)組采用恒機(jī)端電壓起勵(lì)方式進(jìn)行升壓。自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的起勵(lì)過程。一般情況下,UNITROL 5000可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)殘壓起勵(lì),當(dāng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器接到開機(jī)令后即開始起勵(lì)升壓,最先用發(fā)電機(jī)的殘壓和起勵(lì)電源起勵(lì),整流橋能夠正常工作的輸入電壓為5V,如果電壓大于或等于該值,首先使用殘壓起勵(lì),連續(xù)觸可控硅整流橋,將電壓升至額定值。如果整流橋輸入電壓小于5V起勵(lì)回路會(huì)自動(dòng)閉合,為整流橋提供輸入電壓,當(dāng)機(jī)端電壓達(dá)到發(fā)電機(jī)額定電壓的30%時(shí),整流橋已能正常工作,起勵(lì)開關(guān)自動(dòng)退出,軟起勵(lì)過程開始,調(diào)節(jié)器以設(shè)定的速度增加給定值,使機(jī)端電壓逐步上升到額定值,調(diào)節(jié)器的軟起勵(lì)功能用于防止機(jī)端電壓的起勵(lì)超調(diào)。

3 機(jī)組起勵(lì)失敗現(xiàn)象

自DCS系統(tǒng)給勵(lì)磁調(diào)節(jié)器發(fā)出起勵(lì)令后,發(fā)電機(jī)開始起勵(lì)升壓,在14s內(nèi),調(diào)節(jié)器沒有完成起勵(lì)任務(wù),發(fā)電機(jī)不能建壓,DCS系統(tǒng)報(bào)“起勵(lì)失敗”信號(hào),開機(jī)不成功;第二次給出投勵(lì)指令,調(diào)節(jié)器重新起勵(lì),發(fā)電機(jī)能夠按正常方式建壓。

3.1 起勵(lì)失敗的原因分析

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)排查及細(xì)致分析,造成機(jī)組起勵(lì)不成功的主要原因有以下幾點(diǎn):(1)停機(jī)時(shí)間過長(zhǎng)轉(zhuǎn)子鐵芯剩磁低,形成的殘壓小,整流橋輸入電壓小于5V,導(dǎo)致同步電壓太低,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器無法形成觸發(fā)脈沖,無法導(dǎo)通勵(lì)磁回路建立電壓。(2)外加起勵(lì)電源容量不足或起勵(lì)磁場(chǎng)與剩磁方向相反;勵(lì)磁功率單元主回路,晶閘管觸發(fā)脈沖回路或晶閘管故障,勵(lì)磁用PT高壓或低壓熔斷器故障。(3)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器故障,起勵(lì)程序不能繼續(xù)進(jìn)行或觸發(fā)脈沖不能發(fā)出。(4)發(fā)電機(jī)有問題,轉(zhuǎn)子內(nèi)部開路或短路。(5)調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置不合理。

圖1 橋式整流電路檢查圖

3.2 針對(duì)原因分析采取的相應(yīng)對(duì)策

起勵(lì)失敗信號(hào)發(fā)出后首先檢查調(diào)節(jié)器在起勵(lì)前是否處于正常的準(zhǔn)備開機(jī)狀態(tài),如功率柜交、直流隔離開關(guān)、滅磁開關(guān)、PT高壓側(cè)隔離開關(guān)、起勵(lì)電源開關(guān)均合上,確認(rèn)無停機(jī)信號(hào)。檢查起勵(lì)電源是否正常,PT保險(xiǎn)是否熔斷,PT回路的接線是否松動(dòng)。對(duì)調(diào)節(jié)器進(jìn)行重新上電并切換運(yùn)行通道進(jìn)行起勵(lì),通過是否能實(shí)現(xiàn)正常起勵(lì)判斷、排除通道內(nèi)部原因,試驗(yàn)證明,通道內(nèi)部良好。檢查起勵(lì)回路、脈沖公共回路、晶閘管整流器、轉(zhuǎn)子回路,不存在接地或短路等異常狀況。經(jīng)檢查分析機(jī)組組不存在以上問題,問題的癥結(jié)在于起勵(lì)回路及起勵(lì)參數(shù)設(shè)定上,利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)重點(diǎn)對(duì)起勵(lì)回路進(jìn)行如下檢查:(1)UNITROL 5000起勵(lì)原理如下。起勵(lì)回路包括T03,A03(整流器V03及限流電阻R03),起勵(lì)開關(guān)Q03等,其工作原理如下:交流380V廠用電經(jīng)起勵(lì)變壓器降為120V左右后輸入到整流器V03,變?yōu)橹绷麟娫?當(dāng)殘壓不足以建立發(fā)電機(jī)電壓時(shí),經(jīng)過一定時(shí)間的延遲,起勵(lì)開關(guān)Q03自動(dòng)閉合把V03整流后的直流電壓送到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組,用來建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),當(dāng)機(jī)端電壓達(dá)到額定值的10%時(shí),可控硅橋已經(jīng)能正常工作,起勵(lì)開關(guān)自動(dòng)斷開。起勵(lì)電流大約為空載勵(lì)磁電流的10%至20%,其大小取決于串入的限流電阻。(2)橋式整流電路的檢查(圖1)。橋式整流電路的工作原理為:e2為正半周時(shí),對(duì)D1、D3和方向電壓,Dl,D3導(dǎo)通;對(duì)D2、D4加反向電壓,D2、D4截止。電路中構(gòu)成e2、Dl、Rfz、D3通電回路,在Rfz,上形成上正下負(fù)的半波整洗電壓,e2為負(fù)半周時(shí),對(duì)D2、D4加正向電壓,D2、D4導(dǎo)通;對(duì)D1、D3加反向電壓,D1、D3截止。電路中構(gòu)成e2、D2Rfz、D4通電回路,同樣在Rfz上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。根據(jù)二極管工作特性,用萬用表的1*100或者是1*1K檔,正向電阻小約為幾十倒幾百歐姆;反向電阻遠(yuǎn)大于正向電阻,若正反向電阻為零或都很大,可判斷二極管損壞。(3)在EA柜內(nèi)測(cè)量起勵(lì)回路整流二極管的阻值(正向)。R01.1～V01.1為0.418Ω;R01.1～V02.1為0.422Ω;R02.1～V01.1為0.421Ω; R02.1～V02.1為0.426Ω。起勵(lì)回路所串接電阻值。A03.R02:50.7Ω;A03.R07:50.9Ω。根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)判斷二極管無異常,整流電路處于正常工作狀態(tài),其輸出電流滿足起勵(lì)建壓的要求。(4)起勵(lì)電源檢查。檢查起勵(lì)電源抽屜內(nèi)一、二次接線良好。(5)起勵(lì)參數(shù)檢查。檢查起勵(lì)參數(shù),最大起勵(lì)時(shí)間設(shè)定為5s,對(duì)照典型起勵(lì)波形圖及機(jī)組正常起勵(lì)趨勢(shì)圖,時(shí)間設(shè)定偏小,對(duì)調(diào)節(jié)器設(shè)定參數(shù)進(jìn)行計(jì)算修改,將最大起勵(lì)時(shí)間P305由5s改為8s。

4 效果檢驗(yàn)

機(jī)組采用CH1通道遠(yuǎn)方自動(dòng)方式進(jìn)行起勵(lì)開機(jī),機(jī)端電壓按零起升壓趨勢(shì)圖成功建壓,發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定,為順利并網(wǎng)贏得了時(shí)間。

5 結(jié)語

以上的分析,探討了發(fā)電機(jī)起勵(lì)過程中的幾個(gè)關(guān)鍵問題,對(duì)于正確解決發(fā)電機(jī)起勵(lì)失敗具有一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn):

[1]DL/T 843 2010大型汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件.