溧阳抽水蓄能电站SFC系统缺陷分析与处理

仲 鸣，高从闯，杨 剑，范李峰

(江苏国信溧阳抽水蓄能发电有限公司，江苏溧阳213334)

0 引 言

溧阳抽水蓄能电站SFC装置额定功率18 MW，输入变高压侧额定电压15.75 kV，低压侧电压5 kV，每套SFC热周期可满足连续满载运行60 min，紧接空载静止60 min。本文结合溧阳抽水蓄能电站工程实例介绍了SFC系统调试期间及运行初期出现的缺陷，分析了缺陷原因，介绍了缺陷处理过程。

1 SFC配置及运行方式

溧阳抽水蓄能电站抽水启动方式采用SFC启动，未设置背靠背启动方式，共设有2套SFC系统，电气一次接线如图1所示。1号SFC电源取自2、5号主变低压侧，正常用于启动1、2、3号机组；2号SFC电源取自3、6号主变低压侧，正常用于启动4、5、6号机组。两套系统完全独立，可同时运行，缩短启动时间，又可通过启动母线联络闸刀互为备用，大大提高了机组的启动成功率。

图1 SFC系统电气一次接线

2 SFC故障分析及处理过程

2.1 转子初始位置测量故障

SFC拖动机组前投入励磁，在转子磁场建立的过程中，SFC通过定子回路感应出的三相电动势计算得到转子的初始位置[1]。电站在首台机组调试期间，出现转子初始位置测量故障，经多次录波发现，从SFC发出起励命令到励磁调节器增磁至设定值的时间过长，导致SFC所采集到的磁通不能实时计算出转子实际位置，使得计算出的触发角有偏差，无法顺利拖动机组，拖动失败波形如图2所示。经过反复试验将参数修改为：励磁电流升至设定时间为1.8～2.1 s，SFC滞后启动时间为0.3～0.5 s，同时将励磁电流升至1.05～1.10倍。另一方面，充气压水造成机组发生蠕动也是导致转子初始位置测量失败的原因之一，通过修改机组监控流程，充气压水后再退出机械刹车，有效避免了转子位置变化导致的测量失败，提高启动成功率。

图2 SFC拖动失败波形

2.2 SFC功率柜绝缘测试不合格

溧阳抽水蓄能电站1号SFC功率柜上电前，检查发现可控硅对地绝缘电阻在0.5 MΩ左右，未达到SFC上电要求(2 MΩ及以上)。经过分析，绝缘电阻测值过低与当时环境湿度过高有关[2]，针对这一现象，在1号SFC室内加装除湿机并对地下厂房1号SFC室附近墙体漏水点进行处理，环境湿度由原来的85%降至50%左右，再次测量绝缘电阻上升至1 MΩ左右。

另一方面，SFC内循环冷却水电导率偏高也是可控硅对地绝缘电阻偏低的重要原因。SFC内循环冷却水电导率正常在0.2～0.6 μS/cm，报警值为1.5 μS/cm，而当时的电导率在2.0 μS/cm以上。电导率偏高的原因可能有：①SFC长期未启动；②去离子罐内树脂饱和，去离子功能丧失；③电导率测量元件异常[3]；④内循环冷却系统存在内漏等。针对上述分析，在手动启动内循环冷却水泵、更换去离子水及去离子罐仍未降低电导率的情况下，将原因锁定在内循环系统的板式换热器存在内漏。检查发现外循环进水口处存在大块异物及杂质，板式换热器内外循环间的密封损坏，导致去离子水电导率偏高。在更换板式换热器并多次强制启动内循环冷却水泵后，电导率降至0.6 μS/cm左右，最终测得绝缘电阻为3.2 MΩ，符合相关标准。

2.3 SFC输入变压器轻瓦斯报警

在2号SFC调试初期，输入变压器轻瓦斯动作频繁，造成轻瓦斯动作的原因可能为：①因滤油加油使空气进入变压器；②因漏油致使油面低于瓦斯继电器以下；③变压器故障产生少量气体；④发生穿越性短路；⑤瓦斯继电器或二次回路故障等。在对变压器油水分、介损、击穿电压及色谱进行化验后，检测结果均符合相关质量标准。经分析后，判断由于该变压器本体在现场进行注油，变压器油中可能混有空气，在经多次热油循环并手动排气后，SFC输入变投运至今未再发生轻瓦斯报警。

2.4 SFC机网桥差流保护动作

6号机组抽水启动过程中，转速达10%左右时2号SFC跳闸停机，现地查看故障报文为网桥侧电流大于机桥侧电流差动保护动作(D00005_I Network Bridge>I Machine Bridge Fault)，SFC差动故障波形如图3所示。

图3 差流故障波形

故障波形中，网桥电流值(0.65+0.18)(p.u.)减机桥电流值(0.64-0.26)(p.u.)

等于0.45(p.u.)，大于机网桥电流差动保护动作值0.3(p.u.)。故障出现后通过录波软件Pertu对故障波形进行分析，发现故障发生在脉冲换相模式至自然换相模式切换期间，此时可控硅全部关断，此时的测量回路由于延时会存在一定的误差，造成机桥和网桥的电流出现短时不平衡，致使SFC机桥及网桥差动保护动作，启动失败。将网桥电流差动使能R108、R109由1置0，机桥差动使能R63、R64由0置1，控制信号的输入和输出，减小此刻的测量误差，并将脉冲换相模式至自然换相模式切换判断时间R99由1 s延长至5 s，经优化后未再发生此类故障。

2.5 流程超时故障

在运行初期，SFC出现流程超时故障(D219 Grafcet stopping timeout fault)，该故障在2台SFC同时存在。 经过多次录波发现，出现该故障的时间为SFC的输出刀闸由X位置(旁路)切换到Y位置(输出变)时，驱动电机没有驱动刀闸转动从而导致流程超时故障。通过分析Pertu录波发现程序内自定义模块存在问题，在故障时刻，该自定义模块的输入已经变位，但是输出没有变位。问题锁定在自定义模块内部逻辑关系。SFC输出刀闸的切换发令是一个脉冲量，这与断续电流控制信号的封锁之间存在一个配合问题，如果控制配合不当，则自定义模块无法输出，从而导致流程超时。优化自定义模块内部逻辑，增加0.5 s的延时后故障消除。 优化后的自定义模块如图4所示。

图4 优化后的自定义模块内部逻辑

3 结 语

SFC系统作为抽水蓄能电站启动的关键设备，其安全可靠性显得尤为重要。通过对SFC系统调试、初期运行过程中故障的处理，电站抽水工况启动成功率显著提升。SFC系统的集成度相对比较高，出现故障检查处理难度大，因而要高度重视备品备件的采购与管理工作。