工程師論文發(fā)表期刊推薦《施工技術(shù)》創(chuàng)刊于1971年，是國家期刊獎提名獎期刊，中國建筑科學(xué)類核心期刊，中國建筑施工行業(yè)惟一的國家級核心期刊，由建設(shè)部主管，亞太建設(shè)科技信息研究院、中國建筑設(shè)計研究院、中國建筑工程總公司、中國土木工程學(xué)會聯(lián)合主辦。
　　摘要:X電廠采用西門子THYRIPOL靜態(tài)勵磁系統(tǒng)，自投產(chǎn)以來，運(yùn)行情況穩(wěn)定，故障率低。但勵磁系統(tǒng)在運(yùn)行過程中也暴露出一些問題，如出現(xiàn)起勵失敗以及低電壓逆變導(dǎo)致勵磁系統(tǒng)向發(fā)變組保護(hù)發(fā)跳閘令的問題，由于勵磁系統(tǒng)軟件為德國西門子編寫，軟件報警語言為英文，故障邏輯和國內(nèi)廠家大不相同，國內(nèi)代理廠家對該產(chǎn)品熟悉程度不夠，導(dǎo)致電廠無論在設(shè)備使用還是故障處理中，多有不便，本文通過對該勵磁系統(tǒng)中報警信息逐一分析，找出相關(guān)邏輯及處理方法，為該類型勵磁系統(tǒng)的缺陷處理提供思路方法。

　　關(guān)鍵詞：勵磁系統(tǒng);故障分析

　　一X電廠勵磁系統(tǒng)簡介

　　X電廠共有6臺單機(jī)容量700MW機(jī)組，發(fā)電機(jī)與變壓器采用單元接線方式。采用6套西門子THYRIPOL靜止電壓源整流式自并勵勵磁系統(tǒng)，勵磁電源取自發(fā)電機(jī)機(jī)端。每套勵磁系統(tǒng)包括1臺勵磁變，2套獨立調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，4個整流柜，1套滅磁及轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)及起勵裝置。其中機(jī)端電壓18kV,額定勵磁電壓 370V，額定勵磁電流3760A。

　　二X電廠勵磁系統(tǒng)存在的問題

　　從前期使用情況來看，裝置硬件可靠性較高，但軟件無論在使用習(xí)慣，還是實現(xiàn)邏輯上，都和國內(nèi)勵磁系統(tǒng)存在較大的偏差，而且報警信息全部為英文信息，程序也為英文注解，對于日常維護(hù)和缺陷處理極為不便，因此，非常有必要對照勵磁系統(tǒng)不同的英文報警信息，對該套勵磁系統(tǒng)的缺陷進(jìn)行分析，找出切實可行的缺陷處理方法，提高維護(hù)消缺效率。

　　三X電廠勵磁系統(tǒng)典型故障分析

　　文中將以報警信息為序，對該系列勵磁系統(tǒng)英文抱緊逐條分析。

　　(一)Collective Fault Channel Error。

　　中文解釋：(A套或B套)本套不具備切電流環(huán)條件但存在嚴(yán)重故障。

　　在西門子THYRIPOL系列勵磁系統(tǒng)中，勵磁系統(tǒng)嚴(yán)重故障，分為N1和N2兩種，N1類型故障說明本套調(diào)節(jié)器存在硬件類型故障，已無法再運(yùn)行，必須切換到他套調(diào)節(jié)器運(yùn)行，N2類型故障表明本套勵磁系統(tǒng)檢測到PT斷線或者長期運(yùn)行在超標(biāo)條件下，需要切至他套或電流環(huán)運(yùn)行，該信息報出，需要引起運(yùn)行人員的注意，立即對裝置進(jìn)行檢查，做出恰當(dāng)?shù)奶幚恚�但同時需要注意以下幾個方面的問題：1、本套主用且他套無故障時存在N1或N2類型故障，該報警開出;2、本套主用且他套有故障時，僅N1類型故障會開出該報警;3、本套從套存在N1或N2類型故障時，該報警會開出。

　　(二)Emergency Change to Mannual

　　中文解釋：勵磁系統(tǒng)緊急切電流環(huán)。

　　在西門子THYRIPOL系列勵磁系統(tǒng)中，故障切換邏輯為，兩套均正常時，保持當(dāng)前主套為主套，當(dāng)勵磁系統(tǒng)本套判斷存N2類型的故障時，自動輸出本套故障，切換為他套電壓環(huán)運(yùn)行，若他套也存在故障，則自動切換為本套電流環(huán)運(yùn)行，該信息報出，運(yùn)行人員需密切關(guān)注機(jī)端電壓及切除單機(jī)無功PID調(diào)節(jié)功能，盡可能申請停機(jī)處理，同時，需要注意以下事項：勵磁系統(tǒng)切為電流環(huán)運(yùn)行時，勵磁系統(tǒng)失去大部分限制功能，不具備長期運(yùn)行條件，建議立即進(jìn)行故障處理。

　　(三)Error Actual Value Ug

　　中文解釋：有且僅有本套三相電壓采樣不平衡。

　　在正常情況下，勵磁系統(tǒng)三相瞬時電壓相加為0或有很小偏差，但若出現(xiàn)采樣回路斷線或者系統(tǒng)本身單相電壓偏小，三相電壓瞬時值相加的絕對值將會為一個較大的值，當(dāng)該采樣值大于死區(qū)0.2時，勵磁系統(tǒng)調(diào)機(jī)器便認(rèn)為采樣電壓不平衡。采樣電壓不平衡，勵磁系統(tǒng)便無法精確實現(xiàn)電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)，所以要切換到他套電壓環(huán)或本套電流環(huán)運(yùn)行。該信息報出，說明本套電壓采樣回路斷線，需進(jìn)行檢查處理，但同時需要注意以下問題：1、故障N2的條件之一;2、可能導(dǎo)致A、B套切換或本套切電流環(huán)。

　　(四)Ceiling Voltage Monitoring

　　中文解釋：轉(zhuǎn)子電壓連續(xù)20s高于808V。

　　系統(tǒng)對于勵磁系統(tǒng)強(qiáng)勵能力的要求為強(qiáng)勵時間不小于2倍20秒，但同時出于對轉(zhuǎn)子過負(fù)荷能力的考慮，轉(zhuǎn)子電流在超過1.1倍后，就要按反時限進(jìn)行勵磁電流限制，正常情況下，轉(zhuǎn)子電流限制在到達(dá)強(qiáng)勵值前已動作。此信息報出，表明勵磁系統(tǒng)已在機(jī)端條件下運(yùn)行超時，或者調(diào)節(jié)器本身調(diào)節(jié)失控，需注意一下兩個方面的問題：1、故障N2的條件之一;2、可能導(dǎo)致A、B套切換或本套切電流環(huán)。

　　(五)Error F501 or F502 Synchronizing Voltage Tripped

　　中文解釋：同步電壓采樣熔斷器F501或F502熔絲斷。

　　勵磁系統(tǒng)同步采樣熔絲熔斷，將導(dǎo)致無法發(fā)出同步脈沖，因此，同步脈沖故障對于勵磁系統(tǒng)是嚴(yán)重故障，除軟件上判斷以外，在硬件上，勵磁系統(tǒng)設(shè)置熔絲熔斷監(jiān)視裝置，當(dāng)熔斷器熔絲熔斷后，信號端被彈簧彈出，頂動行程開關(guān)，發(fā)出抱緊信號。處理該報警信息，需要注意以下問題：1、故障N1的條件之一;2、雙套同步電壓采樣熔斷器熔斷將導(dǎo)致勵磁系統(tǒng)事故跳閘;3、請檢查X3:K13至CUD1的36號端子的輸入(熔斷時閉合)。

　　(六)Generator Voltage MCB is Off

　　中文解釋：機(jī)端電壓PT小空開跳閘。

　　機(jī)端電壓是勵磁系統(tǒng)電壓環(huán)調(diào)節(jié)的負(fù)反饋，當(dāng)該回路出現(xiàn)斷線時，機(jī)端電壓采樣變小，勵磁系統(tǒng)可能會出現(xiàn)給定增大，機(jī)端實際電壓變大的情況，屬于誤調(diào)節(jié)，不利于電氣設(shè)備絕緣。在本套勵磁系統(tǒng)中3相中任一PT小空開斷線，均會報出該故障，使勵磁系統(tǒng)兩套之間立即切換或切為電流環(huán)運(yùn)行。在故障處理時需要注意以下幾個問題：1、故障N2的條件之一;2、PT小空開跳閘后，節(jié)點閉合有效，請檢查PT3或PT4至X10：K5、K6以及T400的56號端子之間的輸入。

　　(七)Pss is ON

　　中文解釋：投入勵磁系統(tǒng)PSS。

　　PSS參與運(yùn)算分為兩個階段，在機(jī)組并網(wǎng)后，第一階段勵磁系統(tǒng)收到監(jiān)控系統(tǒng)PSS投入信號，PSS開始運(yùn)算，但運(yùn)算值不疊加到電壓環(huán)，等機(jī)組有功大于10% Sn，PSS自動輸出調(diào)節(jié)值，機(jī)組有功小于9% Sn時，PSS運(yùn)算結(jié)果不再疊加到電壓環(huán)上。PSS 參與系統(tǒng)運(yùn)算需滿足以下幾個條件：機(jī)組在負(fù)載狀態(tài)且勵磁系統(tǒng)在電壓閉環(huán)條件下且有PSS投入令。

　　(八)Field flashing time failure。

　　中文解釋：勵磁系統(tǒng)起勵失敗;

　　在規(guī)程中，明確要求勵磁系統(tǒng)起勵電壓不大于10%。西門子勵磁系統(tǒng)的實現(xiàn)邏輯是，裝置收到起勵令后，先接通他勵回路進(jìn)行升壓，機(jī)端電壓大于10%額定電壓后，勵磁系統(tǒng)投入自并勵開始發(fā)脈沖，當(dāng)機(jī)端電壓大于11.8%時，退出他勵。若起勵后10s，若機(jī)端電壓仍未大于設(shè)定值11.8%，則勵磁系統(tǒng)起勵失敗。在報出該信號后，查找問題的過程中，仍需注意以下問題：1、若機(jī)端電壓在10s內(nèi)大于10%額定電壓，但未大于11.8%額定電壓，則只報起勵失敗故障，勵磁系統(tǒng)逆變滅磁;2、若機(jī)端電壓在10s內(nèi)未上升至10%額定電壓，則兩套調(diào)節(jié)器均報F004故障，勵磁系統(tǒng)容錯時間到，向發(fā)變組保護(hù)發(fā)事故跳閘令，機(jī)組執(zhí)行電氣事故停機(jī)流程。

　　(九)Protection OFF from T400

　　中文解釋：勵磁系統(tǒng)事故跳閘(T400開出)。

　　該故障開出后，勵磁系統(tǒng)跳閘繼電器k701動作，發(fā)變組保護(hù)動作，跳開所有機(jī)組所連開關(guān)，監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行電氣事故停機(jī)流程。在西門子程序邏輯中，以下幾種情況會導(dǎo)致勵磁系統(tǒng)事故跳閘信號開出：第一、本套為從套且他套有故障且本套有N1類型故障，從套開出跳閘令;第二、本套為主套，本套有N1類型故障且從套有N1或者N2類型故障;第三、功率故障臺數(shù)大于50%。

　　(十)HW A200 NOT OK

　　中文解釋：他套PLC硬件故障。

　　若裝置出現(xiàn)硬件故障或程序跑死，外部回路并不容易發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在的故障，所以在回路中設(shè)置長開出1，若PLC內(nèi)部出現(xiàn)問題，則長開出的1復(fù)歸，他套裝置監(jiān)測到本套裝置故障，自動進(jìn)行主從切換。若該信號開出，需注意以下事項：1、正常時，他套Q3.5恒輸出1，當(dāng)他套PLC硬件故障時，他套Q3.5無輸出，則本套I2.0監(jiān)視到該信號;2、他套PLC硬件故障加本套F202跳閘，將導(dǎo)致勵磁系統(tǒng)開出跳閘信號，發(fā)變組保護(hù)執(zhí)行電氣事故停機(jī)流程。

　　(十一)Protection OFF from EXC

　　中文解釋：本套S7300判斷到的硬件硬件故障。

　　勵磁系統(tǒng)一般按照N+1柜的方案來配置可控硅，在1臺功率柜故障的情況下，3臺功率柜仍能實現(xiàn)強(qiáng)勵功能，若功率柜退出2臺運(yùn)行，仍能保證最大1.1倍額定電流運(yùn)行，但若功率柜故障臺數(shù)大于2，則該機(jī)組勵磁系統(tǒng)必須退出運(yùn)行，方能保證設(shè)備和系統(tǒng)安全，該故障報出后，勵磁系統(tǒng)執(zhí)行事故跳閘流程。

　　(十二)Excitation off caused by n<90% at no load

　　中文解釋：空載狀態(tài)下機(jī)組轉(zhuǎn)速低于90%額定轉(zhuǎn)速，勵磁系統(tǒng)逆變滅磁。

　　若機(jī)組轉(zhuǎn)速小于95%轉(zhuǎn)速，在空載狀態(tài)下，勵磁系統(tǒng)不具備發(fā)電條件，勵磁無條件逆變滅磁。在檢查該故障時需注意以下問題：1、該信號將導(dǎo)致勵磁系統(tǒng)逆變滅磁;2、勵磁系統(tǒng)空載狀態(tài)判別方法如為：發(fā)電機(jī)出口開關(guān)在斷開狀態(tài)或主變高壓側(cè)兩個開關(guān)均斷開，則勵磁系統(tǒng)認(rèn)為發(fā)電機(jī)處于空載狀態(tài)。

　　四結(jié)束語

　　通過以上問題的分析，解決，對X電廠勵磁系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了保障，提升了維護(hù)人員分析解決問題的能力和維護(hù)檢修效率，加深了對設(shè)備的理解。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]X水電廠6RA70 故障診斷說明.

　　[2]發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)試驗/竺士章主編，北京：中國電力出版社，2005.

　　[3]發(fā)電機(jī)勵磁技術(shù)問答及事故分析/孟凡超，吳龍編著，北京：中國電力出版社，2008.

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