浅谈发电机励磁系统故障处理与防范对策

江涛

（江苏国信协联燃气热电有限公司，江苏 宜兴 214203）

某公司发电机组为两套9F 燃气-蒸汽联合循环热电联产机组，燃机发电机变压器组与汽机发电机变压器组分别联合单元接线，采用联合的发变线路组接线。其中，燃机发电机采用某公司的数字式静态自并励励磁调节系统，主要由励磁变压器、可控硅整流桥、自动励磁调节器及起励装置、转子过电压保护与灭磁装置组成；励磁变压器的电源来自发电机机端；汽机发电机采用另一公司的自并励励磁系统。

1 事件经过

×年×月×日1#联合机组启动，5:05，燃机发电机并网运行，励磁调节器运行方式为远方/自动运行模式，即发电机端电压调节方式；7:10，汽机发电机并网运行。1#联合机组逐加负荷。9:55，机组负荷带至260MW（燃机169MW，汽机91MW），1#燃机励磁系统故障造成发电机保护装置A、B 柜保护出口，燃气机组机组停机，随后横向保护2#汽机跳机。燃气机组发电机电气量保护（双套）、非电量保护及励磁调节器均采用同一家公司产品。

2 现场检查情况

（1）发电机保护装置A、B 柜，非电量“外部来跳”（励磁故障跳闸）动作出口。

（2）励磁调节器故障报文（A 通道与B 通道信息基本一致）、1#燃机励磁操作面板显示F8 整流桥1 故障报警及电流监视故障、F9 整流桥2 故障报警及电流监视故障、系统故障、熔丝故障。整流桥1/2 桥臂电流监视指示灯A13 熄灭。

（3）1#燃机发电机小室1#、2#可控硅功率柜A13 灯均不亮，A13 对应为B 相（每个功率柜A11）。

（4）故障录波器显示燃机发电机保护装置接收到“励磁系统故障信息”，外部来故障启动保护装置出口约40ms后燃机GCB 及灭磁开关先后跳闸。（与厂用电监控信息一致）

3 实验检测及分析

3.1 功率单元假负载小电流测试

功率单元按N+1、150%容量配置，共3 个功率柜，2 个功率柜正常工作时可满足额定的励磁电流输出；每个功率柜分别配置A11/A14、A13/A16、A15/A12 6 个晶闸管，对应交流输入电源的A、B、C 三相。

图3

由于励磁报警和A13 指示灯熄灭，可初步判断整流桥1/2 可控硅A13 出现异常。为进一步判断原因，对功率单元进行假负载小电流测试。从波形看1#功率柜和2#功率柜B相波形不正常（丢波、波形高度及间隔错误），3#功率柜B相存在损耗，同时测量其相应的脉冲监测点也未测量到正常电压。整流桥1/2 假负载测试波形如图1。

图1

图2

检查可控硅模块A13 状态，发现其脉冲触发板上1#功率柜整流桥脉冲输出线4#、5#针存在短路现象，通过检查测量脉冲输出线绝缘电阻，绝缘时好时坏，2 人摇测、1 人间隙性摇动输出线就会出现绝缘到0 现象。4#、5#插针为图3所示A13 中M、I 插针，M 为地，I 为触发电平。4#、5#针短路导致I 触发电平一直为低电平，二极管-V11 一直导通，-R11、-F11 过载烧坏（如图2）。

由于3 只功率柜整流脉冲输出线并联，因此3 只功率柜B 相单元均存在相同情况。最终结果导致1#、2#功率柜触发板损坏、3#功率柜触发存在损耗。

3.2 原因分析

（1）励磁系统退出原因。判断整流桥1 脉冲电缆存在接地问题，那么在励磁正常运行时此电缆发生接地，同时整流桥的脉冲电缆为并联状态，导致整流桥1/2 可控硅模块A13 无法正常工作。桥臂电流监视指示灯监测到此问题后，发出报警并退出了整流桥。励磁系统在两个整流桥退出后，励磁系统给保护发信，然后励磁系统退出，继而触发机组整体停运。

（2）可控硅模块脉冲触发板受损原因。整流桥1 脉冲电缆发生接地后较长时间内都处于接地状态，同样脉冲电缆的并联使得脉冲电缆均处于同样状态，导致脉冲触发板持续工作，进而过载受损。

4 处理经过

（1）更换1#功率柜脉冲电缆和脉冲触发板。

（2）测量脉冲线绝缘电阻。新脉冲电缆经摇表检查绝缘，针对内部12 根接线正对负、正对正、正对地两两摇绝缘测试，绝缘良好。脉冲电缆恢复完毕后，其他功率柜脉冲电缆以相同方式共同摇绝缘测试，绝缘良好。

（3）假负载小电流测试。励磁2 个通道分别以90°/60°/5°测试，波形显示正常（1 周期20ms 内6 个波头），相应测量整流桥最大输出即5°时励磁电压为157V，与交流输入侧119V 相符。确定励磁系统从两个通道到脉冲电缆的控制回路及可控硅模块的工作回路已恢复正常，图4为3 个不同触发角度的波形。

5 防范措施

（1）测量1#燃机发电机2#、3#功率柜整流桥脉冲输出线各插针绝缘正常；

（2）待2#联合机组停运，测量3#燃机发电机励磁功率柜整流脉冲输出线各插针绝缘，并检查接触情况。

图4

（3）触类旁通，举一反三，排查现役机组其他类似问题。

6 结语

在电力生产中，我们既要高度警惕“黑天鹅”事件,但绝不能忽视“灰犀牛”事件。本文介绍了某电厂一起励磁系统因功率单元脉冲线绝缘故障引起的停机事故，通过对这一小概率事故征象、处理过程及防范措施等的描述，旨在抛砖引玉，为同行技术人员提供一些思路，期间肯定还有一些不足与瑕疵，期待指导与斧正。