祁阳水电站励磁系统不均流故障处理实例

徐小州（湖南新华白竹洲水电开发有限公司，长沙 410000）

祁阳水电站励磁系统不均流故障处理实例

徐小州
（湖南新华白竹洲水电开发有限公司，长沙 410000）

介绍了如何在试验设备条件简陋的情况下对励磁功率柜严重不均流故障的分析、排查、处理过程，为电站自行消除此类故障提供操作简便的案例作为借鉴。

励磁；可控硅；不均流；处理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.204

1　设备概况

祁阳水电站4台25MW灯泡贯流式发电机组均采用由武汉洪山科技有限公司生产的ZL-088型微机励磁装置，该装置由两套自动励磁调节装置和一套手动调节装置、两套整流单元、转自过电压保护灭磁电阻、灭磁开关、励磁变等组成。额定励磁电压227V，额定励磁电流830A。

2　故障情况

3#机组励磁功率柜2柜均流系数低于75%。

3　故障原因初析

祁阳水电站机组自2010年投运以来，各机组励磁系统运行状况不佳，尤其是功率柜两柜不均流的现象呈现日益严重的发展趋势，又以3#机组的均流系数最小，在查阅了厂家技术手册和有关技术文档后结合现场设备的实际运行工况分析故障原因存在以下三种可能：

（1）可控硅触发不一致。由于2个可控硅整流桥公用一个励磁变压器，所以它们的交流侧输入电压是相等的，在忽略可控硅通态压降差异的基础上，如果每个可控硅整流桥交直流回路的等效电阻和电感都相等，则可控硅触发的一致性直接决定了电压源并联支路电压的大小，导致可控硅整流柜之间的不均流现象。

（2）当可控硅触发的一致性很好时，如果每个可控硅整流桥交直流回路的等效电阻和电感也都相等，则可控硅个体存在的通态压降差异可导致可控硅整流柜产生不均流。

（3）交直流回路阻值存在差异。当可控硅的平均通态压降相等，且可控硅触发的一致性很好，则交直流回路由于电缆或铜排长度的不同导致等效阻抗存在差异也是成为可控硅整流柜不均流的主要因素。

4　处理过程

4.1前期分析及处理过程

在通过测量各部连接电缆的长度后初步排除了由于导线长度不均导致回路各支路阻值差异的因素；在与励磁系统厂家技术人员多次现场测试后分析可能是由于系统可控硅触发一致性存在问题，基于原设备人机界面不够友好以及过于复杂的参数设定内容增加了运行人员误操作的几率等问题，公司最终选择了与中国电器科学研究院（广州擎天实业有限公司）合作将电站3#机组励磁调节柜更换成该公司生产的EXC9100系列励磁调节柜，并在14年冬修期间完成了3#机组励磁调节柜安装和现场调试工作，在进行现场试验时发现均流系数较之前上升无明显改观，离规程规定的85%仍旧相差甚远，至此触发不一致的因素得到排除。下一步就需要对可控硅个体差异的因素采取有效措施来消除故障，厂家技术人员结合功率柜出厂调试过程中的工作经验建议电站通过对功率柜内的可控硅进行调整，通过改变整流桥的平均通态压降来改善两柜的均流系数。为保证机组的长时间安全稳定处理，确保调整方案的有效性和操作性，电站检修人员在测试仪表缺乏的情况下利用仅有的万用表和钳形电流表制定了一个简单的检测方案，利用测试数据来分析可控硅工况，排查故障元件，尝试对可控硅进行配对调整已解决两柜严重不均流的缺陷。具体实施方案如下：

首先将机组开机并网并接带正常负荷运行，励磁系统1#、2#功率柜功率桥按正常方式并列运行；

利用万用表的毫伏档测量1#、2#功率柜可控硅熔断器两端的电压，对具体测量数据按下表格式进行记录（见表1）。

表1　

用钳形电流表测量励磁变副边三相电流值（见表2）；

表2　

然后通过对以上两表的数值进行分析判断，对明显不对称或者电压差值大的可控硅进行调整，直至电压差控制在±1mV以内为最佳，该方案符合电站现场实际情况，但是在实施过程中可能需多次测试调整才能达到预期效果。经公司生产技术部审核后批准实施。

4.2测试调整过程

（1）将3#机组开机并网，带负荷24MW运行，1#、2#功率柜功率桥按正常方式并列运行，进行了首次数据测试，结果如下；

1）测得1#、2#功率柜输出电流（见表3）。

表3　

2）用万用表毫伏档测量1#、2#功率柜可控硅熔断器两端的电压，具体测量数据记录如表4。

表4　

3）用钳形电流表测量励磁变副边三相电流（见表5）

表5　

（2）根据以上数据可以清晰的看出两柜A+可控硅电压差值超标严重，其他各相可控硅的电压差值均在可控范围以内，根据这一现象研究决定将两柜的A+桥可控硅进行对调，完成对调后机组励磁功率柜的测试数据如下：

1）1#、2#功率柜输出电流（见表6）

表6　

2）用万用表毫伏档测量1#、2#功率柜可控硅熔断器两端的电压，具体测量数据记录如表7。

表7　

3）以上数据表明对调后两柜A+的测试数据同样发生了转移式变化，通过对上述数据进行分析拟定了两个调整方案：一种是将2#功率柜的A+和C+进行对调；另一种是将2#功率柜A+可控硅更换备品件。

现场最终采用了第二种方案，更换可控硅后的实测数据如下：

①1#、2#功率柜输出电流（见表8）

表8　

②用万用表毫伏档测量1#、2#功率柜可控硅熔断器两端的电压，具体测量数据记录如表9。

表9　

以上数据显示更换2#功率柜A+可控硅后，功率桥均流系数良好，1#、2#功率柜各可控硅运行数据正常。至此电站3#机组励磁系统功率桥不均流的故障排除。

5　结论

此次祁阳水电站3#机组励磁功率桥不均流故障在更换励磁调节柜改善触发脉冲未能彻底消除故障现象，而后通过选择调整可控硅位置对改变整流桥的平均通态压降差异虽然可行但在本次3#机功率柜故障中明显效果不理想，最终通过更换通态压降过大的可控硅圆满消除了不均流现象而且效果超过预期。虽然最终结果表明可控硅个体缺陷是导致3#机组励磁系统均流系数超标的直接原因，但通过此次消缺工作的开展，使电站检修人员有了一个简单实用的励磁整流桥不均流故障的处理方案，为今后的励磁系统检修维护工作积累了宝贵经验。

文章的最后来分析下可控硅个体缺陷发生的原因：

（1）元件本身质量因素：国产元件的制造工艺和质量与国外同类产品仍存在较大差异，稳定性不足，运行中震动大，发热大；

（2）运行环境因素：祁阳水电站厂房通风条件较差，加上活动屋顶的隔热效果差，夏天室内温度可达42℃，现地控制设备采取开放式布局，机组运行中产生的油雾在可控硅的表面形成污损等多重因素都会影响到可控硅的散热效果；

（3）人员的因素：设备的定期维护保养工作没有很好的落实，由于电站维护人员工作经验的不足，对设备状态的把握和分析上存在很多盲区，还需要通过长时间的锻炼和积累。

［1］许其品.关于可控硅整流柜均流问题的探讨［D］.

徐小州（1982-），男，大专，助理工程师，主要从事水电站机电运行及生产管理工作。