仵華南，席明偉，陳志新

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟南 250003；2.山東中實易通集團有限公司，山東 濟南 250003）

0 引言

目前，大型汽輪機多用高可靠性的電超速保護裝置取代機械超速保護，可簡化液壓保安系統(tǒng)，提高超速保護的安全性和準確性。BRAUN-E16型電超速裝置可靠性高，在國內(nèi)外1000 MW、660 MW等大型汽輪機組普遍應(yīng)用，其自動巡檢測試功能是BRAUNE16型電超速保護裝置可靠性的重要保障。在汽輪機運行中，其自動巡檢測試功能定期檢測電超速保護遮斷功能的正確性，保證電超速保護的可靠性[1-2]。

鑒于自動巡檢測試功能對此類電超速保護的重要性，研究電超速保護自動巡檢測試機理和故障診斷方法具有十分重要的意義。通過對多臺機組的調(diào)試診斷和總結(jié)研究，本文對自動巡檢測試機理進行分析，并結(jié)合現(xiàn)場具體實例，闡述自動巡檢測試故障的排查過程和處理方法，以期為以后同類型保護的故障診斷提供參考。

1 自動巡檢測試機理

1.1 自動巡檢測試單元結(jié)構(gòu)

如圖1所示，自動巡檢測試單元由監(jiān)測模塊E1696、測速模塊 E1655、接觸器 K07—K09、24 V 電源、輔助開關(guān)及導(dǎo)線等組成。

監(jiān)測模塊E1696通過總線通訊方式，發(fā)出3路步序（Step） 指令到測速模塊（E1655A、E1655B、E1655C），實現(xiàn)遮斷功能。由3路反饋通道來監(jiān)測遮斷跳閘回路的狀態(tài)。E1696通過自動巡檢定期測試遮斷跳閘回路，確保測速模塊E1655、接觸器及遮斷回路電源工作的正確性和可靠性。

圖1 自動巡檢測試單元結(jié)構(gòu)

1.2 自動巡檢測試步序

自動巡檢測試共分3個步序，E1696每隔721 min，自動進行步序檢測。以下結(jié)合圖1，對3個檢測步序過程進行分析。

1）步序 1（Step1）。 E1696依次對 3路測速模塊發(fā)送3 350 Hz測試信號，相應(yīng)接觸器K07—K09線圈失磁且觸點斷開，E1696的反饋通道接收到接觸器觸點斷開信號，判斷超速回路測試正常[3]。E1696停發(fā)3 350 Hz測試信號，接觸器線圈勵磁且觸點閉合，判斷Step1測試完成。

2）步序 2（Step2）。 E1696依次對 3路測速模塊發(fā)送3 250 Hz測試信號，相應(yīng)接觸器K07—K09線圈保持勵磁且觸點閉合，E1696的反饋通道接收到接觸器觸點閉合信號，判斷低轉(zhuǎn)速超速回路測試正常[4]。 E1696 停發(fā) 3 250 Hz測試信號，接觸器線圈勵磁且觸點閉合，判斷Step2測試完成。

3）步序 3（Step3）。 E1696依次對 3路測速模塊發(fā)送強制遮斷“1”信號，相應(yīng)接觸器K07—K09線圈失磁且觸點斷開，E1696的反饋通道接收到接觸器觸點斷開信號，判斷外部遮斷超速回路測試正常。E1696停發(fā)強制遮斷測試信號，接觸器線圈勵磁且觸點閉合，判斷Step3測試完成。

2 電超速保護異常情況及危害

2.1 裝置異常情況

某超超臨界汽輪機采用BRAUN-E16型電超速保護。在該汽輪機超速保護調(diào)試中，數(shù)字電液控制系統(tǒng)出現(xiàn)電超速保護報警，監(jiān)測模塊E1696面板呈C9-E7代碼報警。C9-E7報警代表電超速保護自動巡檢測試功能故障，自動巡檢測試不能正常啟動，電超速保護失去自動巡檢測試監(jiān)控。

2.2 故障危害

自動巡檢測試異常將導(dǎo)致自動巡檢步序測試不能定時啟動，測速模塊E1655的設(shè)置參數(shù)和外部遮斷停機功能不能被有效識別檢驗，電超速三重冗余保護功能的正確性不能被有效監(jiān)控，電超速保護的可靠性大大降低，并嚴重影響電超速遮斷故障發(fā)現(xiàn)處理的及時性，導(dǎo)致汽輪機超速保護存在誤動非停、拒動飛車等重大安全隱患。因此，電超速保護出現(xiàn)自動巡檢測試異常時，必須及時診斷處理。

3 故障原因排查

依據(jù)自動巡檢測試機理，將該電超速保護裝置的參數(shù)設(shè)置、巡檢反饋回路線路作為核查重點，排查自動巡檢測試故障原因。

3.1 裝置參數(shù)排查

該電超速保護裝置自動巡檢測試功能參數(shù)排查結(jié)果：測速齒數(shù)設(shè)置為60，高電平觸發(fā)外部跳閘、故障指示報警和自動巡檢測試的邏輯值均設(shè)置在作用方式，超速遮斷值設(shè)置為3 300 r／min，自動巡檢高、低頻測試值分別設(shè)置為 3 350 Hz和 3 250 Hz[5]，參數(shù)設(shè)置全部正確。

3.2 巡檢反饋回路排查

巡檢測試反饋回路如圖2所示，由接觸器K07—K09的常開觸點、電源輔助開關(guān)_F51—_F59的常開觸點、直流24 V電源L+21—L+23連接組成。

根據(jù)巡檢反饋回路組成原理，對巡檢反饋回路進行排查。合上接觸器組電源開關(guān)F51—F59，確認輔助開關(guān)_F51—_F59在合閘位；確認直流24 V電源L+21—L+23開關(guān)在合閘位；汽輪機掛閘，確認接觸器組K07—K09線圈勵磁吸合；用萬用表測量反饋回路電壓。

測試反饋回路排查結(jié)果：巡檢測試反饋1路，E1696模塊無24 V電壓反饋，K07觸點閉合且端子3和4皆無24 V電壓，_F53和_F52觸點斷開且端子23和24皆無24 V電壓，_F51觸點斷開、端子23有24V電壓、端子24無24 V電壓。同樣，巡檢測試反饋2路和3路，E1696模塊無24 V電壓反饋，K08和K09觸點閉合且端子3和4皆無24 V電壓，_F55、_F56、_F58、_F59 觸點斷開且端子 23 和 24 皆無24 V電壓，_F54和_F57觸點斷開、端子23有24 V電壓、端子24無24 V電壓。

圖2 巡檢測試反饋回路

3.3 排查結(jié)果診斷分析

該電超速保護裝置參數(shù)設(shè)置正確無誤。

巡檢測試回路排查結(jié)果：回路中接觸器電源輔助開關(guān)_F51—_F59的串接觸點類型錯誤。合上輔助開關(guān)_F51—_F59，其串接觸點斷開。斷開輔助開關(guān)_F51—_F59，其串接觸點閉合。故串接觸點類型為常閉，與設(shè)計不符。

輔助開關(guān)_F51—_F59診斷結(jié)果：現(xiàn)使用的輔助開關(guān)型號為5ST31010AS，與原設(shè)計5ST31011AS型不符，導(dǎo)致輔助開關(guān)串接觸點類型錯誤。由圖3可見，5ST31010AS型輔助開關(guān)的串接觸點為常閉觸點（NC），5ST31011AS型輔助開關(guān)的串接觸點為常開觸點 （NO）。輔助開關(guān)配置不當(dāng)導(dǎo)致合上開關(guān)_F51—_F59后，串接觸點斷開，巡檢反饋回路24 V電壓不能導(dǎo)通至接觸器的串接觸點，E1696的反饋查詢通道接收不到電壓信號。

圖3 輔助開關(guān)觸點比對

斷開電源開關(guān)F51—F59、L+21—L+23，用3根導(dǎo)線分別短接_F51的端子23和_F53的端子24，_F54的端子23和_F56的端子24，_F57的端子23和_F59的端子24；合上F51—F59、L+21—L+23電源開關(guān)，C9-E7故障報警消失。

由以上分析可見，自動巡檢測試故障原因為輔助開關(guān)_F51—_F59配置不當(dāng)，導(dǎo)致串接在巡檢反饋回路觸點為故障斷開點，E1696不能接收到反饋回路24 V電壓，造成故障報警。

4 故障處理

對故障進行處理，更換輔助開關(guān)_F51—_F59。自下而上逐級斷開電超速保護控制柜電源開關(guān)；對需解開輔助開關(guān)_F51—_F59的接線進行標記；對更換5ST31011AS型輔助開關(guān)進行分合試驗及觸點檢查，保證更換品的正確性；逐個更換輔助開關(guān)_F51—_F59，將其固定牢固，并按標記正確接線；自上而下逐級合上電超速保護控制柜電源開關(guān)；模擬汽輪機掛閘，按E1696面板上的“△”和“P”鍵進行自動巡檢測試功能驗證。

通過采取以上措施，輔助開關(guān)_F51—_F59更換為5ST31011AS型，C9-E7故障報警消失。經(jīng)驗證，自動巡檢3350Hz、3250Hz、強制遮斷3步序測試功能正常。

故障處理后未再出現(xiàn)C9-E7報警現(xiàn)象，自動巡檢測試功能每隔721 min，正確執(zhí)行步序測試，自動巡檢測試功能正常，確保了電超速遮斷功能的可靠性。

5 結(jié)語

通過自動巡檢測試機理和診斷實例分析，自動巡檢測試功能對保障電超速保護的可靠性非常重要。自動巡檢測試功能一旦出現(xiàn)異常，應(yīng)根據(jù)測試機理及時診斷處理。保護裝置參數(shù)設(shè)置和巡檢反饋回路的正確性是自動巡檢測試工作正常的前提條件，在機組調(diào)試及運維中，應(yīng)將保護裝置的參數(shù)設(shè)置和巡檢反饋回路核查作為重點檢測項目，能有效避免自動巡檢測試功能出現(xiàn)異常。