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中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)活動(dòng)專(zhuān)區(qū) 廣西廣投智能科技有限公司的研究人員姜巍，在2021年第10期《電氣技術(shù)》上撰文,，對(duì)一起機(jī)組起勵(lì)時(shí)滅磁電阻嚴(yán)重?zé)龎牟⒆罱K導(dǎo)致停機(jī)的事故進(jìn)行分析,，查找出滅磁電阻嚴(yán)重?zé)龎牡脑颉Ｍㄟ^(guò)一系列試驗(yàn),，模擬機(jī)組起勵(lì)停機(jī)過(guò)程,，證明此次故障是由于機(jī)械跨接器在實(shí)際運(yùn)行中存在缺陷造成的。最后,，為防止此類(lèi)事故再次發(fā)生,，提出相關(guān)技術(shù)改造意見(jiàn)，以保證勵(lì)磁系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,。
某水電廠(chǎng)勵(lì)磁系統(tǒng)于2017年初完成升級(jí)改造,，采用EXC9000系列勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，共配置一面調(diào)節(jié)器柜,、三面整流柜和一面滅磁柜,，非線(xiàn)性滅磁電阻的材料為碳化硅，機(jī)組采用自并勵(lì)勵(lì)磁方式,。事故發(fā)生于4號(hào)機(jī)組C級(jí)檢修完成后的起動(dòng)試驗(yàn)期間,，當(dāng)時(shí)全廠(chǎng)總有功負(fù)荷為430MW。4號(hào)機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)滅磁回路跨接器原理如圖1所示,，其中QFG為滅磁開(kāi)關(guān),，Rotor為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，GB為碳化硅滅磁電阻,，MC60為機(jī)械跨接器,，V71為電子跨接器，AP62為電子跨接器控制模塊,，BA61為電流互感器,。BA61用于檢測(cè)流經(jīng)滅磁電阻的電流，當(dāng)通過(guò)2A及以上電流時(shí),，監(jiān)控上位機(jī)報(bào)勵(lì)磁過(guò)電壓保護(hù)信號(hào),。滅磁電阻和跨接器并聯(lián)在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端，然后串接滅磁開(kāi)關(guān),。在設(shè)計(jì)時(shí),，跨接器部分沒(méi)有采用典型的電子跨接器，而是為了可靠起見(jiàn),，使用電子跨接器和機(jī)械跨接器的組合,。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子受到反向過(guò)電壓作用時(shí),，例如正常跳滅磁開(kāi)關(guān)時(shí)，機(jī)械跨接器MC60動(dòng)作,，滅磁電阻GB與轉(zhuǎn)子構(gòu)成回路,，吸收轉(zhuǎn)子過(guò)剩能量，以對(duì)轉(zhuǎn)子起到保護(hù)作用,；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子受到正向過(guò)電壓作用時(shí),，晶閘管V71-VT1導(dǎo)通?？缃悠鞯淖饔?，就是將多余能量轉(zhuǎn)移到滅磁電阻吸收，以保護(hù)轉(zhuǎn)子,。
圖1 4號(hào)機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)滅磁回路跨接器原理滅磁開(kāi)關(guān)跳閘的具體情況有：①收到跳閘令,；②流過(guò)滅磁開(kāi)關(guān)電流超過(guò)整定值。當(dāng)正常停機(jī)或者因保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)時(shí),，滅磁回路的工作情況是：滅磁開(kāi)關(guān)QFG收到跳閘令后跳開(kāi),，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子Rotor產(chǎn)生反向過(guò)電壓，機(jī)械跨接器MC60合閘,，或者電子跨接器控制模塊控制晶閘管V71-VT2和V71-VT3導(dǎo)通,，滅磁電阻GB導(dǎo)通，將轉(zhuǎn)子上剩余的能量轉(zhuǎn)移至滅磁電阻吸收,。當(dāng)滅磁開(kāi)關(guān)收到合閘令時(shí),，滅磁開(kāi)關(guān)合閘，機(jī)械跨接器跳閘,，電子跨接器控制模塊控制晶閘管V71-VT2和V71-VT3停止導(dǎo)通,，滅磁電阻電路回路斷開(kāi)，發(fā)電子轉(zhuǎn)子正常投入,。當(dāng)正在運(yùn)行的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由于外部故障等影響受到正向過(guò)電壓作用時(shí),，晶閘管V71-VT1導(dǎo)通，多余能量同樣轉(zhuǎn)移到滅磁電阻回路吸收,，正向過(guò)電壓消失,，晶閘管V71-VT1閉合，滅磁電阻回路斷開(kāi),，轉(zhuǎn)子保持正常運(yùn)行,。11月24日，某水電廠(chǎng)4號(hào)機(jī)組進(jìn)入檢修后起動(dòng)試驗(yàn)階段,。15:12,，將4號(hào)機(jī)自動(dòng)開(kāi)機(jī)至空載；15:13，監(jiān)控下空載令,；15:14:57,，監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)發(fā)出“4號(hào)機(jī)勵(lì)磁過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作”信號(hào)；15:15:12,，4號(hào)機(jī)上位機(jī)報(bào)“勵(lì)磁功率柜故障”,；15:15:19，出現(xiàn)“4號(hào)機(jī)勵(lì)磁強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作”的信號(hào),；15:15:21,，滅磁開(kāi)關(guān)分閘；15:15:25,，機(jī)組停機(jī)。事件發(fā)生時(shí),，在場(chǎng)試驗(yàn)人員聽(tīng)到4號(hào)勵(lì)磁系統(tǒng)屏柜有異常聲音,，經(jīng)查看發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁系統(tǒng)非線(xiàn)性電阻柜冒煙并伴有異味，滅磁開(kāi)關(guān)分閘后機(jī)械跨接器仍然處于合閘位置,，碳化硅滅磁電阻發(fā)熱嚴(yán)重,，有明顯的灼燒痕跡。11月24日晚維護(hù)班組更換滅磁電阻備件,。11月25日上午,，勵(lì)磁系統(tǒng)廠(chǎng)家到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)檢查勵(lì)磁裝置，顯示屏報(bào)過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作,、強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作,、三面功率柜均出現(xiàn)了+C相斷流動(dòng)作信號(hào)；原4號(hào)機(jī)組勵(lì)磁滅磁柜滅磁電阻好壞未知,、機(jī)械跨接器處于合閘狀態(tài),，同時(shí)發(fā)現(xiàn)連桿的一個(gè)螺釘脫掉，其他部分無(wú)異常,。重新安裝機(jī)械跨接器操作連桿的活動(dòng)連接螺桿,。初步分析事件原因是4號(hào)機(jī)組開(kāi)機(jī)時(shí)，機(jī)械跨接器在滅磁開(kāi)關(guān)閉合后未正確動(dòng)作,，由于機(jī)械跨接器連桿上的螺釘脫落,，使串接在機(jī)械跨接器回路中、判斷機(jī)械跨接器是否具備分閘條件的繼電器輔助常開(kāi)觸點(diǎn)無(wú)法正常閉合,，最終導(dǎo)致機(jī)械跨接器無(wú)法跳閘,。1）在4號(hào)機(jī)組正常開(kāi)機(jī)前，進(jìn)行相關(guān)檢查工作,，滅磁開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)位,，機(jī)械跨接器處于閉合狀態(tài)。2）當(dāng)事故發(fā)生后，雖然滅磁開(kāi)關(guān)已經(jīng)閉合,，但是由于機(jī)械跨接器并沒(méi)有跳開(kāi),，導(dǎo)致滅磁電阻柜碳化硅回路通過(guò)2A及以上電流時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)勵(lì)磁過(guò)電壓保護(hù)信號(hào)的報(bào)文,。3）機(jī)組升至額定電壓后,，勵(lì)磁系統(tǒng)整流橋輸出電流流經(jīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和滅磁電阻回路。正常運(yùn)行時(shí),，機(jī)組額定勵(lì)磁電流為1 744A,，事故時(shí)，實(shí)際勵(lì)磁電流大于強(qiáng)勵(lì)起動(dòng)值1918.4A,，勵(lì)磁過(guò)電壓保護(hù)起動(dòng)正常,，但未達(dá)到2倍額定勵(lì)磁電流的保護(hù)跳閘整定值，因此發(fā)電機(jī)未直接跳閘,。4）滅磁電阻因長(zhǎng)期有電流通過(guò),，導(dǎo)致其被燒壞。在對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)環(huán)小電流試驗(yàn)后,，勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)備完好,、功能正常，測(cè)量勵(lì)磁系統(tǒng)交,、直流側(cè)絕緣結(jié)果合格,，未發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)器脈沖調(diào)節(jié)功能和功率整流單元等器件有異常情況。為徹底查清事故原因,，又進(jìn)行跨接器,、滅磁開(kāi)關(guān)的相關(guān)試驗(yàn)工作。在機(jī)械跨接器分閘時(shí),，進(jìn)行電子跨接器試驗(yàn),，主要工作如下：1）將與轉(zhuǎn)子回路并聯(lián)的滅磁電阻回路甩開(kāi)，在跨接器與電流互感器BA61兩端加220V直流電壓,，并在電流回路串聯(lián)一個(gè)電阻,，電阻上并聯(lián)一個(gè)信號(hào)指示燈，指示燈亮則表示回路導(dǎo)通,。選擇正常起勵(lì)時(shí)轉(zhuǎn)子所帶電壓反方向?yàn)檎较颉?/section>（1）反向過(guò)電壓保護(hù),。選擇施加反向的220V直流電壓，反向晶閘管有兩路,，甩開(kāi)其中一路,，斷開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)后，脈沖觸發(fā)板（AP62）給晶閘管一個(gè)觸發(fā)脈沖,，并聯(lián)在電阻上的燈亮,。合上滅磁開(kāi)關(guān)，甩開(kāi)測(cè)試過(guò)的一路接回另一路，斷開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)后,，脈沖觸發(fā)板（AP62）給晶閘管一個(gè)觸發(fā)脈沖,，并聯(lián)在電阻上的燈亮。結(jié)果顯示,，反向晶閘管均能正常工作,。反向過(guò)電壓試驗(yàn)接線(xiàn)如圖2所示。
圖2 反向過(guò)電壓試驗(yàn)接線(xiàn)（2）正向過(guò)電壓保護(hù),。選擇施加正向的220V直流電壓,，人為給晶閘管一個(gè)觸發(fā)脈沖，并聯(lián)在電阻上的燈亮,。試驗(yàn)顯示電子跨接器正常,。正向過(guò)電壓試驗(yàn)接線(xiàn)如圖3所示。
圖3 正向過(guò)電壓試驗(yàn)接線(xiàn)2）進(jìn)行機(jī)械跨接器試驗(yàn),。（1）甩開(kāi)電子跨接器,，選擇施加反向的220V直流電壓，斷開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān),，機(jī)械跨接器聯(lián)動(dòng)合上后指示燈正常點(diǎn)亮，同時(shí),，合上滅磁開(kāi)關(guān)的燈正常熄滅,，說(shuō)明機(jī)械跨接器分合邏輯完好。（2）將之前掉落過(guò)的螺釘重新擰下來(lái),，模擬機(jī)械跨接器連桿螺釘脫落,。滅磁開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后指示燈正常點(diǎn)亮，滅磁開(kāi)關(guān)閉合后指示燈也是正常點(diǎn)亮,。測(cè)試證明,，機(jī)械跨接器能合上，但合上滅磁開(kāi)關(guān),，機(jī)械跨接器無(wú)法分?jǐn)?，回路一直?dǎo)通，符合事故狀態(tài),。機(jī)械跨接器試驗(yàn)接線(xiàn)如圖4所示,。
圖4 機(jī)械跨接器試驗(yàn)接線(xiàn)3.2 空載跳滅磁開(kāi)關(guān)試驗(yàn)做空載跳滅磁開(kāi)關(guān)試驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)柜顯示屏和滅磁柜顯示屏分別報(bào)了過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作,，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,。分別測(cè)得跳滅磁開(kāi)關(guān)前溫度為22.8℃和跳滅磁開(kāi)關(guān)后溫度為32.0℃，滅磁開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后滅磁電阻可以正常投入工作,。觀察滅弧罩和主觸頭的灼燒痕跡,，測(cè)量主觸頭阻值為48mΩ，證明滅磁開(kāi)關(guān)符合相關(guān)要求。本次事故的原因是械跨接器連桿上的螺釘脫落,，使機(jī)械跨接器無(wú)法分?jǐn)?，?dǎo)致滅磁電阻嚴(yán)重?zé)龎摹Ｌ幚硪庖?jiàn)如下：1）更改跨接器連桿螺釘設(shè)置,。在正式取消機(jī)械跨接器之前,，將現(xiàn)有機(jī)械跨接器連桿上的螺釘由兩組設(shè)置為三組，這樣即使有一組螺釘脫落連桿上還有兩組螺釘,，機(jī)械跨接器仍能安全可靠動(dòng)作,。2）組織論證取消機(jī)械跨接器的可行性。通過(guò)此次事故發(fā)現(xiàn),，電子跨接器反向已采用兩路獨(dú)立的回路,，其可靠性已經(jīng)過(guò)多年的驗(yàn)證，而機(jī)械跨接器的使用還存在一些隱患,，建議在必要時(shí),，組織專(zhuān)家論證取消機(jī)械跨接器的可行性。3）做好檢修維護(hù)工作,。在日常開(kāi)機(jī)和停機(jī)檢查時(shí),，增加機(jī)械跨接器檢查的條款。在檢修時(shí),，補(bǔ)充進(jìn)行跨接器試驗(yàn)和機(jī)械部分的檢查工作,。4）思考使用撬棒技術(shù)的可行性。方式是采用并聯(lián)于轉(zhuǎn)子繞組上的可控制投切限流電阻,。當(dāng)檢測(cè)到轉(zhuǎn)子過(guò)電流時(shí),，迅速封鎖網(wǎng)側(cè)變流器脈沖，并投入撬棒,，以消耗過(guò)剩能量,。本文編自2021年第10期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“某水電廠(chǎng)勵(lì)磁系統(tǒng)跨接器故障分析”,，作者為姜巍,。
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