ABB UNITROL 5000励磁调节器起励失败原因探讨

张庆伟 倪令中(华电国际邹县发电厂,山东邹城 273522)



ABB UNITROL 5000励磁调节器起励失败原因探讨

张庆伟 倪令中
(华电国际邹县发电厂,山东邹城 273522)

【摘 要】本文简要介绍了同步发电机的起励方式,着重阐述了自并励静止励磁系统的起励过程,结合某厂1020MVA水氢氢发电机组起励失败的具体故障现象,全面对UNITROL 5000型励磁系统起励失败原因进行探讨分析。针对分析出的原因制定应对措施、检查方案及详细的检查步骤,最终圆满解决起励失败的异常现象,对防范励磁起励失败有一定的借鉴作用。

【关键词】自并励 静止励磁系统 起励失败 故障分析及处理

1 概述

某机组为日立东方电机厂制造的1120MVA水氢氢发电机组,配置为自并励静止励磁系统。发电机的励磁电源由接在发电机端的干式励磁变压器经可控硅整流后供给,励磁调节器采用ABB公司研制的UNITROL 5000型双通道微机励磁调节器,具有稳定发电机电压和合理分配无功以及提高电力系统稳定性的作用。

2 同步发电机起励方式简介

同步发电机的起励方式。 同步发电机的起励控制是励磁调节器的重要环节,同步发电机的起励方式有3种:恒机端电压方式,恒励磁电流方式及自动跟踪系统母线电压方式。本文涉及机组采用恒机端电压起励方式进行升压。自并励静止励磁系统的起励过程。一般情况下,UNITROL 5000可实现发电机残压起励,当励磁调节器接到开机令后即开始起励升压,最先用发电机的残压和起励电源起励,整流桥能够正常工作的输入电压为5V,如果电压大于或等于该值,首先使用残压起励,连续触可控硅整流桥,将电压升至额定值。如果整流桥输入电压小于5V起励回路会自动闭合,为整流桥提供输入电压,当机端电压达到发电机额定电压的30%时,整流桥已能正常工作,起励开关自动退出,软起励过程开始,调节器以设定的速度增加给定值,使机端电压逐步上升到额定值,调节器的软起励功能用于防止机端电压的起励超调。

3 机组起励失败现象

自DCS系统给励磁调节器发出起励令后,发电机开始起励升压,在14s内,调节器没有完成起励任务,发电机不能建压,DCS系统报“起励失败”信号,开机不成功;第二次给出投励指令,调节器重新起励,发电机能够按正常方式建压。

3.1 起励失败的原因分析

经过现场排查及细致分析,造成机组起励不成功的主要原因有以下几点:(1)停机时间过长转子铁芯剩磁低,形成的残压小,整流桥输入电压小于5V,导致同步电压太低,励磁调节器无法形成触发脉冲,无法导通励磁回路建立电压。(2)外加起励电源容量不足或起励磁场与剩磁方向相反;励磁功率单元主回路,晶闸管触发脉冲回路或晶闸管故障,励磁用PT高压或低压熔断器故障。(3)励磁调节器故障,起励程序不能继续进行或触发脉冲不能发出。(4)发电机有问题,转子内部开路或短路。(5)调节器参数设置不合理。

图1 桥式整流电路检查图

3.2 针对原因分析采取的相应对策

起励失败信号发出后首先检查调节器在起励前是否处于正常的准备开机状态,如功率柜交、直流隔离开关、灭磁开关、PT高压侧隔离开关、起励电源开关均合上,确认无停机信号。检查起励电源是否正常,PT保险是否熔断,PT回路的接线是否松动。对调节器进行重新上电并切换运行通道进行起励,通过是否能实现正常起励判断、排除通道内部原因,试验证明,通道内部良好。检查起励回路、脉冲公共回路、晶闸管整流器、转子回路,不存在接地或短路等异常状况。经检查分析机组组不存在以上问题,问题的症结在于起励回路及起励参数设定上,利用机组检修机会重点对起励回路进行如下检查:(1)UNITROL 5000起励原理如下。起励回路包括T03,A03(整流器V03及限流电阻R03),起励开关Q03等,其工作原理如下:交流380V厂用电经起励变压器降为120V左右后输入到整流器V03,变为直流电源,当残压不足以建立发电机电压时,经过一定时间的延迟,起励开关Q03自动闭合把V03整流后的直流电压送到发电机转子绕组,用来建立旋转磁场,当机端电压达到额定值的10%时,可控硅桥已经能正常工作,起励开关自动断开。起励电流大约为空载励磁电流的10%至20%,其大小取决于串入的限流电阻。(2)桥式整流电路的检查(图1)。桥式整流电路的工作原理为:e2为正半周时,对D1、D3和方向电压,Dl,D3导通;对D2、D4加反向电压,D2、D4截止。电路中构成e2、Dl、Rfz、D3通电回路,在Rfz,上形成上正下负的半波整洗电压,e2为负半周时,对D2、D4加正向电压,D2、D4导通;对D1、D3加反向电压,D1、D3截止。电路中构成e2、D2Rfz、D4通电回路,同样在Rfz上形成上正下负的另外半波的整流电压。根据二极管工作特性,用万用表的1*100或者是1*1K档,正向电阻小约为几十倒几百欧姆;反向电阻远大于正向电阻,若正反向电阻为零或都很大,可判断二极管损坏。(3)在EA柜内测量起励回路整流二极管的阻值(正向)。R01.1～V01.1为0.418Ω;R01.1～V02.1为0.422Ω;R02.1～V01.1为0.421Ω; R02.1～V02.1为0.426Ω。起励回路所串接电阻值。A03.R02:50.7Ω;A03.R07:50.9Ω。根据所测数据判断二极管无异常,整流电路处于正常工作状态,其输出电流满足起励建压的要求。(4)起励电源检查。检查起励电源抽屉内一、二次接线良好。(5)起励参数检查。检查起励参数,最大起励时间设定为5s,对照典型起励波形图及机组正常起励趋势图,时间设定偏小,对调节器设定参数进行计算修改,将最大起励时间P305由5s改为8s。

4 效果检验

机组采用CH1通道远方自动方式进行起励开机,机端电压按零起升压趋势图成功建压,发电机运行稳定,为顺利并网赢得了时间。

5 结语

以上的分析,探讨了发电机起励过程中的几个关键问题,对于正确解决发电机起励失败具有一定的借鉴作用。

参考文献:

[1]DL/T 843 2010大型汽轮发电机励磁系统技术条件.