一起600MW机组励磁故障案例分析与处理

杜宁宁，于爱民

（1．华电国际电力股份有限公司技术服务中心，济南250014；2.华电青岛发电有限公司，山东青岛265200）

一起600MW机组励磁故障案例分析与处理

杜宁宁1，于爱民2

（1．华电国际电力股份有限公司技术服务中心，济南250014；2.华电青岛发电有限公司，山东青岛265200）

励磁系统是同步发电机的重要组成部分，励磁装置的性能直接影响同步发电机运行的可靠性和稳定性。针对一台600 MW机组励磁装置两次故障造成的跳闸事故，分析励磁装置的故障原因，提出相应处理措施，为今后类似故障的准确判断和及时处理提供借鉴。

励磁装置；ARCnet通信故障；整流桥闭锁

0　引言

某电厂2×600MW燃煤发电机组，采用瑞士ABB原装UNITROL5000自并励励磁装置。励磁电源取自发电机机端，经励磁变压器送入可控硅整流柜，整流后经单断口磁场断路器接入发电机转子回路。UNITROL5000励磁系统共由6面屏柜组成，1面调节器柜，1面灭磁柜，3面功率整流器柜和1面交流进线柜［1-2］。

1　故障经过

2015－01－12，4号机组有功功率605.3 MW，无功功率163 MVar，发电机定子电流18.4 kA，定子电压18.9 kV，励磁电流3 618 A，励磁电压340 V。发电机励磁系统通道II运行，通道I备用。4号机组跳闸，SOE记录首出原因“发电机跳闸”，发变组保护A、B柜“励磁系统故障”动作，联跳汽机，锅炉MFT动作，厂用电切换正常。综合分析励磁调节器LCP显示故障信息、发变组录波器记录、发变组保护和DCS报警信号，判断为励磁调节器的ARCnet通信故障，更换了通道I、II的COB板，通道II的EGC板和Arcnet通信同轴电缆。进行了静态交流采样试验、小电流试验和开机过程中的“零起升压试验”、“增减磁试验”、“±5%阶跃试验”、“通道切换试验”、“EGC试验”、“灭磁试验”，试验结果正常，机组于1月14日恢复并网。

1月18日4号机组有功功率461.6 MW，无功功率162 MVar，发电机定子电流14.41 kA，定子电压19.7 kV，励磁电流3 160 A，励磁电压283 V。发电机励磁系统通道I运行，通道II备用。4号机组跳闸，SOE记录首出原因“发电机跳闸”，发变组保护A、B柜“励磁系统故障”动作。联跳汽机，锅炉MFT动作，厂用电切换正常。励磁调节器LCP显示故障信息、发变组录波器记录、发变组保护和DCS报警信号与1月12日报出的故障信息一致。

2　故障分析

2.1故障信息

事故发生后，现场调阅发变组保护故障录波器记录、整流柜柜面报警指示灯、励磁调节器LCP显示故障信息、励磁调节器内部故障信息，两次事故报警信息完全相同。发变组故障录波器显示，励磁变电流由2.3 A（二次值）突降至0.1 A启动录波，490 ms后“励磁系统故障”发出，励磁变电流减小至0A，69 ms后，发变组主开关跳闸，机组跳闸。整流柜Fail、Off灯亮。

励磁调节器LCP显示故障信息为：Converter failure（整流桥故障）；Converter 1（整流桥1退出）；Converter 2（整流桥2退出）；Converter 3（整流桥3退出）；Common STBY fault（备用通道综合故障）；EGC fault（紧急备用通道故障）；Converter fail level 1（整流桥故障1段）；Converter fail level 2（整流桥故障2段）；Converter blocked（整流桥闭锁）；CH ARC-net fault（通道通信故障）；Converter 4（整流桥4退出）；Converter 5（整流桥5退出）。励磁调节器通道故障报文见表1、表2。

表1　通道I故障报文

表2　通道II故障报文

2.2检查试验情况

2.2.1一次系统外观检查

检查发电机出口TV、TA、励磁变、励磁封闭母线等一次设备均无异常，测量励磁直流母线绝缘合格；检查励磁调节器1～5号整流柜、灭磁开关柜、进线柜、控制柜，均无故障点。

2.2.2励磁调节器检查

检查ARCnet通信线T、Y型接头导通良好、测量终端电阻阻值93 Ω，符合厂家技术标准；试验整流柜风机电源切换回路，切换正常。外观检查脉冲总线扁平电缆及插接情况，未发现异常。

检查24 V电源模块G05、G15输出正常，负极接地良好；测试带载能力，结果正常。外加220V交流电源，电源模块G05输出24.5 V；输出侧接入0～14 Ω滑线电阻，调整阻值由14 Ω降至2.74 Ω，输出电流由1.68 A升至8.93 A，电压由24.5 V降至24.44 V。外加220 V交流电源，电源模块G15输出24.08 V；输出侧接入0～14 Ω滑线电阻，调整阻值由14 Ω降至2.69 Ω，输出电流由1.584 A升至8.95 A，电压由24.08V降至24.03V。

测量整流柜CIN板电源，结果正常，试验数据见表3。测量整流柜顶部电阻、电容，符合厂家标准，试验数据见表4。

表3　整流桥CIN板24 V电源测量数据

表4　整流柜电阻、电容测量数据

2.3故障原因分析

根据励磁调节器报文信息，通道I（11∶00∶32.3200）通道II（11∶00∶32.2400）报出CH ARCnet fault故障，通道I切换至本通道EGC方式运行。由于两通道均报出CH ARCnet fault故障，整流柜CIN板接收不到任何通信信息，整流桥触发脉冲自动闭锁，励磁电流下降，励磁变高压侧波形由交流波形转化为直流波形，三相电流同时存在，480 ms后，EGC板卡发出跳闸指令。

1月12日机组跳闸后，分析为励磁系统ARCnet通信故障，更换了通道I、II的COB板，通道II的EGC板、ARCnet同轴电缆及通信接口。1月18日，再次发生相同的故障。所有相关检查、测量和实验结果均正常，只能用排除法进行分析，怀疑导致本次故障的原因是由于24 V电源系统工作不稳定造成ARCnet通信故障。装置内部电源如图1所示，更换24 V电源模块后，同样故障未重复发生，验证两次故障重复发生系24 V电源模块工作不稳定引起。24 V电源来自于厂用直流电源和励磁变低压侧电源，当24 V电源模块G05、G15出现电压突降或突升后，会导致MUB板输出到COB板的电源异常，MUB板所带负载比较大，COB板上有多种等级的电压（5 V/12 V等）提供给ARCnet模块、CPU模块等，依据ABB装置说明书这些电压等级所允许的电压波动范围不同，当COB板电压波动达到个别模块低电压跳闸低限时，会发生两个通道的ARCnet模块出现重启的可能性，导致工作通道通信故障（CH ARCnet fault）。各电压等级低电压跳闸限值见表5。

图1　UNTROL5000装置内部电源供电示意

表5　控制面板电压监视数值V

3　处理措施

经厂家技术人员与ABB公司瑞士总部联系，处理意见为：“重点检查COB板、24 V电源及负极接地、脉冲总线及ARCnet总线通信部分，如无异常更换上述部件”。更换励磁调节器的ARCnet通信故障通道I、II的COB板，通道II的EGC板、ARCnet通信电缆及接口；更换24 V电源模块G05、G15、测量单元板（MUB板）；更换通信链条上的CIN板、脉冲总线、LCP板及与通道II的ARCnet同轴电缆、FBC部件。机组并网后，ABBUNTROL5000励磁装置工作正常。

4　结语

ABB UNTROL5000励磁装置在我国大型发电机组上广泛应用，其具有响应速度快，调节精度高，保护功能完善等优点，具有较高的可靠性。UNTROL5000系统采用ARCnet总线控制模式，各通道之间、调节器与功率柜之间均通过ARCnet总线联系。ARCnet总线通信设计上无冗余、容错率低，出现过多起因ARCnet通信故障造成的停机事件［3-5］。通过对一起ARCnet通信故障引起的停机事件进行分析研究，为同类电厂提供借鉴，提高UNTROL5000系统的运行可靠性。

［1］李基成.现代同步发电机励磁系统设计及应用［M］.北京：中国电力出版社，2002.

［2］竺士章.发电机励磁系统试验［M］.北京：中国电力出版社，2005.

［3］席国权，刘波元.ABB UNTROL5000励磁系统几例故障分析及处理［J］.中国西部科技，2011，10（1）：45-46.

［4］任晓骏，梁雪华，冷军.UNITROL 5000励磁系统几种常见故障分析和处理［J］.浙江电力，2012（7）：27-29.

［5］唐建惠，栗河川，周文，等.600 MW机组励磁系统故障分析及处理措施［J］.河北电力技术，2010，29（6）：31-33.

Analysis and Processing of a 600MW Unit Excitation Fault

DU Ningning1，YU Aimin2
（1.Huadian Power International Corp Technical Service Center，Jinan 250014，China；2.Huadian Qingdao Power Company，QingDao 265200，China）

The excitation system is the important part of synchronous generator，and the performance of excitation device directly affects the reliability and the stability of the synchronous generator operation.In this paper，the tripping accident caused by two faults is analyzed for the excitation device of a 600 MW generator，the cause of the excitation device is analyzed，processing measures are put forward for

.

excitation device；ARCnet communication failures；rectifier bridge lock

TM621.3

B

1007－9904（2015）12－0061－04

2015-07-24

杜宁宁（1973），女，高级工程师，从事发电厂电气技术管理工作；

于爱民（1970），女，高级工程师，从事发电厂电气技术管理工作。