一起电气制动投入异常情况的分析及处理

李雪强，陈灵峰，孙育哲

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江天台317200）

一起电气制动投入异常情况的分析及处理

李雪强，陈灵峰，孙育哲

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江天台317200）

针对某抽蓄电站某台机组在停机过程中电气制动投入异常的情况，对电气制动闸刀的控制回路及相关流程进行分析研究，找出电气制动闸刀不能正常合闸的原因，并对其进行解决处理，为现场工作积累了相关经验。

电气制动闸刀；励磁系统；控制回路

1 引言

电气制动功能在抽水蓄能电站中应用广泛，其主要作用为在机组停机过程中，当机组转速降至50%时，合上电气制动闸刀，将定子三相短路。随后励磁工作在手动电流调节模式，在转子上加入一个恒定的直流电流，该电流产生的磁场，会在三相短路的定子绕组中感应出电流，从而产生使转子减速的铜损制动转矩，实现快速制动并停机，为抽蓄机组进行快速的工况转换提供有力的支撑。

2 事件分析

2.1.件现象

2017年03.20日，某电站发生了一起机组停机投入电气制动时，电气制动闸刀报故障信号，励磁系统启动超时跳闸，导致机组电气事故停机的异常现象。

监控事件列表如表1所示。

表1.控事件列表

查看励磁系统现地控制屏上报警信息如表2所示。

表2.磁现地控制屏报警表

2.2.因分析

查看如图1、图2所示的励磁逻辑可知，当励磁收到监控的电气制动令后，会启动电气制动模式，并先合上电气制动闸刀，然后启动励磁，投入电气制动功能。

图1.气制动启动逻辑图

图2.磁系统启动流程逻辑（部分）

若发出电气制动模式启动命令后延时15 s未收到励磁启动信号，则会发出励磁启动超时跳闸信号。

再结合监控事件列表及励磁现地告警信号，导致本次电气制动投入异常的直接原因应为：励磁电气制动启动命令发出后，由于电制动闸刀故障未能正常合闸，19 s后，造成励磁启动超时跳机。

针对电制动闸刀未能正常合闸，分析其原因主要有以下3种：

（1）电气制动闸刀本体机构存在故障，导致励磁系统下达合闸令后，电气制动闸刀未能正常合闸；

（2）电气制动闸刀电机及其电源回路上有故障，导致电气制动闸刀未能正常合闸；

（3）电气制动闸刀控制回路存在故障或者联锁未解除，导致励磁系统下达合闸令后，电气制动闸刀未能正常合闸。

3 现场检查

3.1.对可能性1

现场对电气制动闸刀触头及操作机构进行检查，发现触头表面无损伤、裂痕和放电痕迹，触头表面导电脂完好，齿轮、涡轮、蜗杆、及定位杆无损坏，闸刀柜内没有明显的异味，确认电气制动闸刀本体及操作机构无机械故障，情况良好。基本排除由于电气制动闸刀本体机构故障导致未能正常合闸的可能。

3.2.对可能性2

检查电气制动闸刀电机及其电源回路，使用万用表测量电机电源，电压值均为379 V左右，满足电机动作电压，说明电机电源供电正常。

检查电源回路，相关接点状态正常，接触电阻正常（接点闭合时，接触电阻值0.2Ω左右；接点断开时，接触电阻为无穷大）。合上电机电源空开，短接相关接点，电机能正常启动，证明电气制动闸刀电机及其电源回路正常。

3.3.对可能性3

电气制动闸刀分合闸通过控制选择开关S12、分闸继电器K11和合闸继电器K12实现。如图3所示。

图3.气制动闸刀分合闸控制回路图

根据图3，电气制动闸刀收到合闸命令时，合闸继电器K12动作，接点21-22断开，断开分闸回路；接点13-14闭合，导通合闸回路，同时自保持；继电器K12的接点1-2、3-4、5-6闭合，沟通电气制动闸刀电机电源，电机启动，电气制动闸刀合闸。

当存在远方合电气制动闸刀的命令时，合闸继电器K12能正常动作并且保持，电气制动闸刀就能正常合闸，反之则会导致电气制动闸刀合闸失败。

（1）取下继电器K11（分闸）、K12（合闸）进行校验，校验数据见表3。

表3.合闸继电器参数校验表

通过校验证明继电器K11、K12各项参数均符合标准，继电器不存在故障。

（2）检查选择开关S12、切换开关S11、电源开关F11的相关接点，均正常。

（3）检查电气制动闸刀外部联锁回路。

根据电气制动闸刀外部联锁回路图，电气制动闸刀必须在以下条件都满足的情况下才能合闸：

（1）机组开关GCB在分闸位置；

（2）SFC被拖动闸刀在分闸位置；

（3）灭磁开关FCB在分闸位置；

（4）机组机端无电压。

对于联锁条件（1），机组投入电气制动时，机组定子绕组三相短路，因此需要确保机组开关GCB在分闸位置。在机组开关处于分闸位置时，测量其辅助接点（X0012:9-X0012:10），正常导通。

对于联锁条件（2），电站SFC被拖动闸刀安装在机组开关GCB与机组定子绕组之间。因此在机组投入电气制动时，需要确保SFC被拖动闸刀在分闸位置。在SFC被拖动闸刀处于分闸位置时，测量其辅助接点（X0111:118-X0311:119），正常导通。

对于联锁条件（3），机组投入电气制动前，需先将电制动刀合上，再合灭磁开关。当灭磁开关FCB位于分闸位置时，测量其辅助接点（X0020: 167-X0011:16），正常导通。

对于联锁条件（4），电气制动闸刀合闸前，需要检测机端无电压，当机端无压时，电压检测继电器K0800的常闭接点闭合后，电制动刀才能正常合闸。

根据图4，继电器K0800接入的是机端A相电压。当机端存在电压时，继电器K0800动作，常闭接点1-4断开，电气制动闸刀不能合闸。当机端无压时，常闭接点1-4导通，此时才允许合上电制动刀。

图4.组机端PT接线图

现场检查，在停机状态下，机端电压为零，但是继电器K0800的常闭接点1-4却处在断开状态。

通过校验发现继电器K0800已无法正常动作，同时检查其常开和常闭接点，无法正常断开与闭合，说明该继电器已损坏，在其他3个联锁条件都满足的情况下，联锁回路无法正常导通，从而导致电气制动闸刀无法正常合闸。

4 处理

查明电气制动闸刀无法正常合闸的根本原因后，将继电器K0800进行更换，并在更换前对其进行校验，其校验数据见表4。

表4.0800(新)继电器参数校验表

校验数据表明继电器各参数正常，接点状况良好。

继电器更换后，对电气制动闸刀进行远方合闸试验，试验录波图见图5。

图5.气制动闸刀启动录波图

分析录波图5，在励磁系统发出电气制动模式运行及电气制动闸刀合闸命令后，机组励磁电流和定子电流均符合正常电气制动运行时的值，证明电气制动闸刀合闸成功，电气制动模式运行正常。

5 结语

虽然此次处理的最终措施比较简单，仅仅更换了一个继电器，但是分析的过程却并不容易。在励磁、自动化和电气一次3个专业的协同合作下，对电气制动闸刀的一次部分、控制回路部分和监控回路部分进行分析，才最终解决了问题。

从这次事件中可以总结出以下几点经验：

（1）对于机组所用的继电器应当进行定期全面的校验和检查，及时发现问题，及时解决。

（2）不能轻视机组在运行时出现的任何异常现象，一旦发现异常情况，就必须充分重视，认真分析。就此次事件来说，虽然事件发生在机组停机过程中，并未造成太大的损失。但如果在机组发电过程中，误合电气制动闸刀，会在机组定转子之间产生强大的冲击电流和电磁转矩，可能会造成机组100%甩负荷，对转子产生非常大的损害，轻则损害转子的寿命，重则将导致机组轴系的严重毁坏事故。

（3）处理故障或缺陷时，应当尽可能考虑全面，并且充分发挥多个专业协同合作的力量，这样才能保证机组的安全稳定运行。

[1]黄耀群，李兴源，等.同步电机现代励磁系统及控制[M].成都：成都科技大学出版社，1993.

[2]朱振青.励磁控制系统与电力系统稳定[M].北京：中国水利水电出版社，1994.

[3]张西泰，陈康龙，等.二次回路识图及故障查找与处理指南[M].北京：中国水利水电出版社，2005.

[4]袁乃武.发电厂和变电站电气二次回路技术[M].北京：中国电力出版社，2003.

[5]周磊.电气制动技术在水电厂的应用[J].科技创新与应用，2013（29）：289-289.

TV738

B

1672-5387（2017）09-0029-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.09.012

2017-06-19

李雪强（1989-），男，助理工程师，从事继电保护和励磁的检修维护工作。