励磁整流柜熔断器频繁熔断故障的分析处理

秦 勇，周依芬

（国电浙江北仑第一发电有限公司，浙江 宁波 315800）

某机组可控硅整流装置的熔断器经常熔断，威胁机组的安全运行，熔断器无确切的使用寿命周期，正常运行中发生熔断的事件并不多见，需认真加以分析找出这一故障的原因。

1 熔断器熔断故障

1.1 回路简介

励磁系统采用自并励静止励磁方式。可控硅整流回路采用三相全波桥式整流，由6个臂组成。每个臂由7只可控硅并联，在7条并联支路中若1条支路由于故障退出运行，仍能满足强励的要求。某机组可控硅整流回路见图1。

图1中U与X臂共同组成1个元件支路（即1个可控硅整流抽屉）命名为UX-1，UX-2，…，UX-7。同理，V与Y臂，W与Z臂也共同组成元件支路。

1.2 故障情况

励磁系统在2月1日至3月15日四十几天内连续出现6次主熔丝异常熔断情况：2月1日运行中U-1，U-3，U-4，U-6主熔丝先后熔断，其中U-4主熔丝上压降为0 mV，判断U-4可控硅未导通；U-3主熔丝压降为124 mV，并伴有强烈焦味，主熔丝压降数据大大超过其他间隔；更换主熔丝后，压降正常。2月15日运行中U-4主熔丝熔断。2月28日正常运行中检查U臂回路发现均流系数比较低，更换U-2，U-5，U-7主熔丝，更换后均流情况得到改善。3月14日运行中U-4主熔丝熔断。3月15日运行中U-4主熔丝再次熔断。

图1 可控硅整流回路

1.3 熔断器熔断的可能因素

（1）由于整流桥采用1相分成7个并列的结构，电阻的不平衡使7个并列间的电流也不平衡，过电流回路的熔断器有熔断的可能。

（2）在雷暴、雪灾等气象条件下，系统经常发生对地闪络，励磁系统强励频繁，对励磁回路的元件冲击也大。

（3）如果有干扰信号加载到正常脉冲信号上，就会出现脉冲信号异常，导致可控硅异常导通，引起整流桥短路。

（4）励磁系统运行已近20年，励磁柜中主要元件（如可控硅、熔断器）老化，运行特性发生变化也会导致熔断器熔断。

（5）可控硅整流柜冷却不正常，也会导致熔断器熔断。

2 故障分析及处理

2.1 一次回路的检查

针对四十几天时间内连续出现6次主熔丝异常熔断而且都发生在U臂回路中的故障情况，特别是U4回路共有4次故障，对UX-4抽屉内的设备进行重点检查测试。

（1）测试整流回路的均流系数，检测每一支路中电流分布是否合理。规程规定：整流装置的均流系数一般不小于0.85，实际检测整流回路6个臂均流系数都不小于0.85。

（2）逐一检查抽屉上航空插头接触情况。航空插头接触良好，脉冲变GT11，GT21输入电压正常。

（3）对熔断器频繁熔断的UX-4抽屉内各元件参数进行测试，测试结果参数正常。

（4）对换下的U-4可控硅进行导通性测试，确认可控硅性能无异。

通过上述各元件的检查，未发现一次设备实质性的缺陷。

2.2 可控硅触发波形异常

初步测量了脉冲变原付边波形，并对自动电压调节器（AVR）脉冲放大器输出脉冲进行检查，发现波形异常。检查发现整流柜转接柜内原屏蔽线未包扎及接地。将屏蔽线接地后录取波形，发现部分异常波形恢复正常，但仍然存在脉冲异常波形。

进一步对同步电压、各相可控硅触发脉冲、励磁电压等波形进行检查，验证了通道A或通道B运行时均存在触发脉冲导前情况。减少机组无功功率（从150 Mvar减少到60 Mvar，励磁电流从3 600 A减少到2 950 A），上述现象依然存在，现场检测到的X相异常波形及东芝公司提供的正常脉冲波形见图2，图3。初步分析脉冲异常由同步电压滤波电路或移相触发板（PHC）元件特性发生变化引起。

图2 第二行脉冲（X相）出现导前异常脉冲

图3 正常触发脉冲序列

PHC根据同步信号及AVR出力情况形成不同α角度的脉冲，经脉冲放大器PLA放大后输出。PHC形成6相脉冲，每相间隔60°，A通道与B通道各有1块PHC及相应的PLA，脉冲输出信号经信号连接线引至可控硅整流器柜后并接在一起。正常情况下，通过PHC内通道选择继电器RY1切换，非运行通道PHC脉冲输出三极管截止，不输出脉冲，脉冲放大器也无脉冲输出。运行通道的输出脉冲引入可控硅元件触发脉冲变压器，控制可控硅元件导通。

利用机组消缺机会，将A通道PHC更换成备品后，在A通道运行中录取的脉冲波形完全正常，切换至B通道运行，录取各脉冲波形也完全正常。为什么以前录取的波形中通道A或B运行时都有X相导前脉冲存在呢？

分析认为：虽然故障消除前A通道的PHC通道选择继电器RY1正确动作，但由于X相元件损坏，导致X相输出三极管异常并不受控导通，这样，在B通道运行时，A通道PHC X相脉冲仍有输出，并与B通道X相输出脉冲叠加，因此见到A或B通道运行时均有X相导前脉冲的存在。

更换A通道PHC前，曾录制了励磁电压波形，发现无论A或B通道运行波形都不正常。更换A通道PHC后，励磁电压波形已恢复了每个周期6个波，更换前后励磁电压波形见图4。

3 结语

某机组励磁整流柜熔断器（额定电流1 200 A）在45天内熔断更换7个，励磁整流柜的缺陷严重影响机组的安全运行，主要原因是由于A通道PHC损坏，导致X相出现导前多脉冲信号。U相可控硅正常导通过程中，X相可控硅发生误导通，使整流桥短路，导致过电流出现，熔断器熔断。更换A通道PHC后，励磁整流柜熔断器再也没有熔断过，励磁系统恢复平稳运行。

图4 PHC更换前后励磁电压波形

[1]张荣光，贺贤安，肖鸿杰，等.浙江北仑发电厂Ⅰ期600 MW锅炉汽轮发电机组电气分册[M].杭州：浙江大学出版社，1998.