UNITROL5000 冷却系统故障引起的机组跳闸原因分析

王家欣

（河北建投宣化热电，河北 张家口075100）

公司两台330MW机组，发电机励磁系统采用东方电机股份有限公司配套生产的UNITROL5000 自并励系统，型号为Q5S-0/U231-S4500,由励磁变压器、3 组可控硅全控桥换流器、两套数字式励磁调节器UNITROL5000 和灭磁装置组成。

1 事件经过

2018 年3 月31 日#1 机组启动，并网后值班员发现微机内“励磁系统综合报警”光子亮，打开该报警后发现“励磁系统故障报警”及“励磁系统故障”信号发，速到就地检查：#1 整流柜显示器无电流输出，OFF 灯及FAN FAIL 灯亮，工作风机挡板状态为一开一关位；#2 整流柜显示器电流480A、无故障报警，工作风机挡板状态为二开位且柜门滤网处无风压；#3 整流柜显示器电流480A，FAN FAIL灯亮，工作风机挡板状态为一开一关位且柜门滤网处无风压。在申请停机过程中，发变组保护A、B柜“励磁系统联跳”保护动作，联跳汽机、锅炉MFT。跳闸后励磁调节器LCP 显示故障信息有：

Converter failure 43 整流桥故障

Conv.fail level 1 197 整流桥失灵1 段

Conv.fail level 2 198 整流桥失灵2 段

Cooling Trip 190 整流桥因冷却系统失效退出

Converter blocked 196 整流桥被闭锁

Cooling Alarm 189 整流桥冷却系统报警

Converter 1 161 整流桥1

2 整流柜冷却系统概况

2.1 冷却系统电源有2 路：自用电源和厂用电源。自用电源作为整流柜风机主电源，取自励磁变低压侧；厂用电源作为整流柜风机后备电源，取自机组汽机MCC，如图1。

图1

2.2 每台整流柜冷却风机有两组，第一组风机M1、M2 为工作风机，第二组风机M3、M4 为备用风机。正常运行时，工作风机运行，只有当工作风机电源开关断开或者是工作风机至少有一个挡风板落下后就会切换到备用风机运行。如图2 所示：工作风机电源开关Q11，备用风机电源开关Q12。

图2

2.3 风机自用电源K15 闭合的条件：

励磁投入

同步电压Uy%＞80%

自用电压正常（K20 检测电压大于185 V）

2.4 风机厂用电源K16 闭合的条件：

励磁投入

自用电压低（K20 检测电压低于185V）.

厂用电压正常（K21 检测电压大185V）.

K15 未投。

2.5 工作风机启动条件

当整流桥阳极电压大于额定值80%且有脉冲的情况下，发出启工作风机指令，K11 闭合工作风机运行，出风挡板打开。运行风机出现故障停风后，出风挡板会自动掉下，通过位置开关接点S1 或S2，将风机运行状态反馈给控制单元，则发启备用风机指令，K12 闭合备用风机运行。

3 故障原因分析

针对#1 机组跳闸前#2、#3 整流柜滤网无风压情况，及观察到的整流柜工作风机档板位置：#1 整流柜为一开一闭、#2 整流柜为全开、#3 整流柜为一开一闭的状况，通过查阅资料，并与厂家沟通，利用5 月19 日至29 日#1 机停备时机，摸拟#1 机组当时并网操作过程，进行风机启动、切换试验。根据试验结果验证，分析本次事件原因如下：

3.1 引起机组跳闸原因

查励磁系统逻辑报文中有161、162（整流桥1、2 故障）报文，由于页幅原因，励磁调节器LCP 屏幕162 故障报文未显示。两台整流柜故障退出运行，启动发变组A、B柜“励磁系统联跳”保护，机组大联锁动作，机组跳闸。

3.2 整流柜冷却风机故障原因

风机自用电源继电器K15，只有在有励磁投入指令，同步电压Uy%＞80%且K20 检测电压大于185 V时发出。机组跳闸前检查已发现#1 整流柜故障退出，#2、#3 整流柜冷却系统均无风压，判断风机自用电源继电器K15 未正确动作，导致风机自用电源没有投入；同时因K20 继电器检测到自用电压正常，闭锁厂用电源继电器K16 切换，最终导致各整流柜风机电源处于无电状态。

3.3 #1 整流柜退出原因分析

发电机励磁投入升压，当整流桥阳极电压大于额定值80%且有脉冲的情况下，发出启工作风机指令K11 线圈带电接点闭合，因自用电源切换继电器K15 未正常带电，#1 整流柜两台工作风机中一个挡板因过开在上一次停机时未关闭，其位置接点闭合发出“FAN FAIL”报警,#1 整流柜CIN板接受到该工作风机挡板关闭位置信号后切换备用风机，由于K15 故障，备用风机也无法启动，备用风机挡板位置信号送给整流柜CIN板，控制器判断整流柜冷却失效，延时10S后脉冲被闭锁#1 整流柜退出运行,“OFF”灯亮。

3.4 #2 整流柜退出原因分析

#2 整流柜因K15 故障无冷却风，由于工作风机挡板上次停机时因过开未落下，该整流桥认为冷却系统运行正常，有电流输出480A。在检查处理过程中因外界振动使一个挡板“落下”，随后重复#1 整流柜的风机逻辑，最终报“OFF”退出运行。

3.5 #3 整流柜未退出仅发报警

#3 整流柜有电流输出480A，因工作风机挡板状态为一开一关位，挡板关位接点闭合发“FAN FAIL”报警, #3 整流柜的备用风机辅助接点共用线压线冷轧头虚接，造成备用风机挡板“落下”位置信号未正确送给#3 整流柜CIN 板，整流柜认为备用风机运行正常，带488A电流运行至励磁系统故障跳机。

4 防范措施

发电机并网前按照《电气设备状态检查卡》认真核对设备状态；对发电机并网操作票修定，增加“发电机升压正常后就地检查励磁装置运行正常”，无异常后再继续并网操作；利用机组检修或停备机会，将风机电源切换继电器K15、K16 更换为带机械闭锁的接触器，检查风机挡板位置开关，加装挡板限位；对整流柜工作风机和备用风机互换，避免工作风机因长期运行发生故障。

5 结论

励磁冷却系统方面的故障很多，比如滤网堵塞、电源切换继电器接点接触不良、风扇电机烧毁、风机出力不足、出口挡板转轴卡涩等等，轻则造成起励失败、整流柜退出运行，重则导致机组跳闸，因此要求维护工作应当严格按标准执行，加强巡检，定期试验，及早发现设备隐患，降低事故发生概率。