一起发电机组励磁调节器故障跳闸停机原因分析

纪纯丽

摘 要：本文阐述了飞来峡水电厂励磁系统调节器作用及组成，分析了调节器故障特征及其产生的不良影响，总结提出了调节器故障查找处理方法。

关键词：励磁调节器；故障；原因分析

广东省飞来峡水利枢纽水电厂装有4台转轮直径7m、额定容量39MWA的灯泡贯流式水轮发电机组，为ELIN公司和MCE公司的产品，年设计发电量5.55亿kwh。飞来峡机组的励磁系统为自并励双可控硅励磁系统，主要由励磁变压器、励磁变低压侧断路器、可控硅整流器及其冷却风机、过电压保护装置、灭磁装置、起励设备、制动变压器、数字调节器以及为满足励磁系统正常安全运行所需的控制、保护、测量表计、信号等设备构成。励磁电源取自发电机出口10.5kV母线，通过励磁变压器和可控硅整流桥提供励磁电压，控制可控硅的脉冲触发器可以调节磁场电压。

1 励磁调节器组成及作用

飞来峡机组励磁系统配置了一套ELIN公司的GMR数字式调节器，利用它可以进行现地运行操作，并可显示励磁系统电压调节器的工作状态、发电机运行参数和报警信号，还可以修改调节器的设定值和各种参考值。调节器和触发控制设备GMR3是一个大中型同期装置的电压调节器，其包括有电源和微处理器控制调节部分，控制调节部分有6个触发脉冲，可最多控制8个可控硅整流桥。调节器有自动电压调节方式和手动电流调节方式，在正常条件下自动运行方式用作于励磁和发电机的电压调节。每一个调节器配置有如下组件：电源NGT1（A1）、主处理器单元MRB2（A2）、子处理器单元PIM（A4）、信号处理板SAB（A5）、数字输入板DE32（A11、A12）、数字输出板DA32（A13）、运行终端GMR（A61）、实际值采集板IWK（A20）。为了安全重要部件和运行都有监视，只要终端和主处理器在正常工作，整个励磁系统的故障都在现地显示屏上显示，根据各种故障激活适当的动作值（报警、自动切换、跳闸）。万一电源故障或主处理器故障程序停止时，励磁通过看门狗继电器K31来跳闸励磁系统，且发出公共跳闸信号至远方显示。

2 励磁系统故障现象

故障前#1机组并网运行，负荷为35MW。2016年1月19日10时09分.飞来峡电厂中控室监控系统画面出现“1号机励磁调节跳闸”、“1号机电气制动总闭锁”等信号，然后一号机组开始进入自动停机程序。现场检查发现#1机组的励磁调节器显示跳闸前运行参数，从监控系统分析跳闸前机组无任何报警。

3 故障原因分析处理

3.1 故障原因诊断

根据存在的可能原因，检修人员分别进行处理：1）对1号发电机组励磁功率柜、励磁开关柜及相关设备检查；2）根据故障现象，结合励磁调节器内部逻辑控制图，对调节器软硬件组件进行重点检查处理。

3.2 调节器电源和触发控制检查

先检查电源NGT1（01.A01-A1）的24V电源和内部电压5V、±15V，在板NGT1前端 测试孔检测其内部电压。如果24VDC电源故障，检查DC/DC变换器+JD1-A0081的输入/输出电压。如果有一个内部电压故障，那么断开整个电源，拔出除NGT1（A1）外的所有板，现在投上电源并再次检查内部电压，看是否是板NGT1的输入或输出电源故障。经检查排除此项故障。

断开小开关+JD3-F09来检查触发脉冲，连接一临时电源（3×230VAC），经F09送至变压器+JD1-T09，以提供调节器的是同期电压，检查正确相序连接。将调节器SAB板前端的按钮“HST”打至“1”位置，解除触发脉冲闭锁，用一个没接地的示波器探针，在脉冲放大器板+JD3、+JD4 A1的端子上检测脉冲顺序。正确脉冲顺序必须是L1+，L3-，L2+，L1-，L3+，L2。在这个顺序时脉冲之间的距离为600（50Hz时为3.33毫秒），及脉冲长度为1秒。经检查排除此项故障。

3.3 可控硅整流器检查

在临时电源下，用一个没接地的示波器探针，检测可控硅触发门连接的脉冲（触发门：白色或黄色，负极：红色）。如果在一个或一个以上的可控硅脉冲丢失，故障原因有：接线短路、在触发脉冲放大器LG/TH6的输入端短路、在信号处理板SAB的触发脉冲输出端故障、在子处理器板PIM处理器A的触发控制故障。通过熔断器壳体的销钉释放或微动开关，可判断可控硅熔断器被损坏。经检查排除可控硅脉冲无丢失和控硅熔断器未被损坏。

3.4 磁场电压波形检查

用一个没有接地的示波器探针检测磁场电压的波形。在一个感性负载（转子绕组）下，测得一个6脉冲可控硅整流桥的输出电压（磁场电压）为一个典型的波形，其形状类似每周（20毫秒）有6个牙齿的锯。如脉冲或可控硅不在工作状态时，其相应的齿形消失，并留一个缺口。经检查排除此项故障。

3.5 处理器单元检查

经检查确认是子处理板PIM板硬件故障瞬间死机后，软硬件看门狗励磁调节器内部A14动作，造成励磁调节器+JD1-K0031启动跳闸出口，最终导致机组跳闸停机。

4 结语

运行十多年来，该系统运行情况良好，表现出总体性能先进，反应迅速，调节质量高可靠性程度高等特点。造成这次故障的原因在于飞来峡电厂励磁调节器自1999年投运至今18年硬件老化，检修人员更换全新的子处理板PIM板后，经试验，一号机发电机组恢复正常。因此，电厂日常运行应加强设备管理维护和技术改造更换工作，防止类似问题发生，避免影响设备安全运行。

参考文献：

[1] 刘茂英.飞来峡水电站励磁调节器.水电站机电技术，2002（4）.

[2] 广东省飞来峡水利枢纽管理局编著.飞来峡水利枢纽机电技术.中国水利水电出版，2006.

[3] ELIN公司相关图纸资料.