电气制动装置二次控制回路改进

彭昌清

（国网湖北省电力公司黄龙滩水力发电厂，湖北 十堰 442000）

电气制动装置二次控制回路改进

彭昌清

（国网湖北省电力公司黄龙滩水力发电厂，湖北 十堰 442000）

本文通过对一起水轮发电机组电气制动系统控制开关分闸线圈烧坏缺陷的分析，根据实际情况进行现场处理，提出改进的方案，以供参考。

水轮发电机组电气制动；故障；改进方案

黄龙滩电厂于2005年建成投入运行的两台170MW水轮发电机组，该机组的制动系统采用的是常规机械制动和电气制动相结合的混合制动方式，2014年4月28日在机组电气制动装置投入过程中出现电制动控制开关JLK分闸线圈烧坏的事件，现就此次事件发生的问题进行分析，提出改进的方案。

一﹑水轮发电机组电气制动系统概述

当水轮发电机与电力系统解列后,机组进入停机过程。由于机组的转动部件具有较大的惯性,机组在短时间内不能停止运转。但机组轴承是不允许机组较长时间处于低速运转状态的,这是因为机组推力轴承轴瓦的油膜形成与机组的转速有关,机组在低速下旋转会导致油膜的破坏继而出现干摩擦,而烧毁轴瓦。传统的机械制动一般采用制动闸和制动环直接接触产生摩擦阻力而起制动作用,但制动环﹑风闸易因机械疲劳而变形龟裂；且摩擦产生的粉尘混入发电机的循环空气中,随油雾粘附在定子线圈端部和铁芯风沟表面,影响发电机的绝缘和散热,严重影响发电机的正常运行。电气制动就是为了克服机械制动的缺点而提出来的。它的最大优点是制动转矩大。制动力矩是随机组转速下降而增大,当转速为零时达到峰值,这正是区别于机械制动力矩的最大优点。电气制动除了制动力矩大这个特性之外,也比较洁净,且检修维护方便, 满足系统调峰, 机组开停机操作频繁的要求。电气制动的工作原理是基于同步电机的电枢反应。当机组与电网解列,发电机转子灭磁后,使定子三相短路,同时给发电机加励磁电流,使它产生一个方向与机组惯性力矩的方向相反,具有强大制动作用的电磁力矩。励磁电流由厂用电系统经整流后的外部电源供给。

二﹑故障现象

2014年4月28日，某厂4号发电机组停机过程中，发现该电制动装置动作后，其柜内制动电源交流开关ZTK未分闸。停机后现场检查制动电源交流开关ZTK跳闸继电器K3烧毁，进一步检查发现制动电源交流开关ZTK跳闸线圈也烧毁，其他部件均正常。

经初步分析判定为4号发电机电气制动装置PLC流程开出去控制制动电源交流开关ZTK分闸的继电器K3接点粘连，引起制动电源交流开关ZTK分闸线圈回路未断开而长时间通电所致。暂时更换更换制动电源交流开关ZTK分闸继电器K3，并更换制动电源交流开关ZTK分闸线圈（拆卸废旧设备线圈）。经试验，电制动动作正常。

此后，4号机停机4次，4号机电制动均动作正常。

2014年5月10日18：03，据运行人员反映 4号机电制动电源交流开关ZTK有糊味。维护人员现场检查发现：电制动流程动作正确，制动电源交流开关ZTK﹑制动电源直流开关ZMK﹑发电机短路开关GNK均已经正确动作。进一步检查，发现制动电源交流开关ZTK跳闸继电器K3烧毁﹑制动电源交流开关ZTK分闸线圈烧毁。

三﹑原因分析

2014年5月12日，维护人员对4号发电机组电制动装置进行详细检查，对存在的问题进行深入分析，主要原因如下：

1所选用开出继电器本体质量不高，接点动作不可靠（可能有抖动现象）；2近期空气湿度较大，影响了继电器触电灭弧；3PLC开出分闸脉冲时间较长，导致制动电源交流开关ZTK分闸线圈及分闸继电器K3长期带电（由于厂家出于技术保护，未提供读程序软件，故无法对此核实）。

4回路设计存在缺陷：（1）由于制动电源交流开关ZTK本身辅助接点不够，导致其控制回路无防外部接点粘连措施，即ZTK合闸回路中无ZTK的常闭辅助接点（回路号909与902之间），ZTK分闸回路中无ZTK的常开辅助接点（回路号911与902之间）； （2）分闸继电器K3是对线圈进行切断，但未设计消除反电动势回路，在分开线圈的时候会在接点上产生很大的反电动势，加剧了断弧难度；说明：原电气制动装置二次控制回路部分（详见图1）

四﹑解决措施及方案

申请4号机组电制动装置停运，对原电气制动装置二次控制回路进行改进，具体措施如下：

图1

1﹑第一阶段：（1）更换原型号分闸继电器K3；（2）将制动电源交流开关ZTK接入信号回路的一对辅助接点引入防外部接点粘连回路中；（3）信号回路用的辅助开关的接点通过扩充接入；（4）在制动电源交流开关ZTK分闸继电器K3线圈上并联一个反向续流二极管（型号FR256），在二极管回路串联一个电阻（1KΩ），防止二极管烧毁时候直流短路：

2﹑第二阶段：（1）更换新型号继电器（连同底座一并更换）；（2）更换符合现场实际的制动电源交流开关（多对辅助接点）。 2014年5月15日，对4号机组电气制动装置二次控制回路进行改进后， 4号机组电气制动装置共停机30次，经过实际验证，该改进措施确实可行，再没有出现上述缺陷。水轮发电机组电气制动系统的运行情况将直接影响发电厂的安全运行，要在工作中不断分析出现的缺陷及故障，深入分析原因实施改进，确保水轮发电机组的安全稳定运行，提高电网供电的可靠性。

[1]JPT-4/P23型可编程电气制动装置使用说明书[Z]．

TM561

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