一起Gerapid-8007灭磁开关故障引起的1 000 MW机组励磁系统起励失败分析

摘要：平海发电厂2×1 000 MW机组励磁系统为西门子THYRIPOL型励磁装置。该装置采用厂用交流电经二级管整流后起励的方式。针对2019年平海发电厂发生的一起励磁系统起励失败案例，经分析该事故由Gerapid-8007灭磁开关故障引起，并据此提出了相应的处理措施，为类似故障的处理提供了参考。

关键词：励磁系统;灭磁开关;起励失败;西门子;平海电厂

1    系统简介

平海电厂1、2号机组为1 000 MW国产超超临界燃煤发电机组，分别于2010年10月和2011年4月投产，其励磁系统采用西门子THYRIPOL型励磁装置，灭磁开关型号为AEG公司生产的Gerapid-8007型灭磁开关。

励磁系统主要参数：发电机额定功率1 000 MW;发电机额定电流23 778 A;发电机额定电压27 kV;发电机额定励磁电压437 V;空载额定励磁电压144 V。灭磁开关主要参数：额定工作电流8 000 A;额定工作电压2 000 V;额定开断电流50 kA;分合闸控制电压直流110 V。

2019年2号机组发生了一起开机起励过程中因灭磁开关故障导致的起励失败事件，本文专门对此起励失败事件进行了分析。

2    事件概述及处理过程

2.1    事件概述

2019年某日09：02，2号机组维持转速3 000 r/min，具备并网条件，DCS发给励磁系统“开机令”，励磁系统起励超时，灭磁开关跳闸，发出“励磁系统故障”报警。就地检查励磁系统控制面板显示Field flashing time failure（起励超时）及Feedback Error“on”Sec.CB（灭磁开关合故障）。经过检查，灭磁开关反馈接线无松动，控制器无异常，当场手动分合灭磁开关2次后，远方DCS走并网程序，各项参数正常，10：05机组成功并网。

2.2    处理过程

检查2号机组励磁系统控制面板显示3个报警信息，分别为：（1）A100：Field flashing time failure（1通道起励超时）;（2）A200：Field flashing time failure（2通道起励超时）;（3）A100：Feedback Error“on”Sec.CB（滅磁开关合故障）。检查2号机组励磁系统灭磁开关控制回路接线无明显的异常情况。断开起励电源，手动分合2号机组励磁系统灭磁开关，查看灭磁开关的位置信号正确，PLC显示正确。再次进行机组起励操作，起励失败，故障仍然存在。断开起励电源，手动分合2号机组励磁系统灭磁开关，检查控制回路，检查反馈接点，查看灭磁开关的位置信号。进行2号机组起励操作，2号机组励磁系统启动正常，2号机并网成功。

3    原因分析

第一次起励时，2号机故障录波测得灭磁开关合闸持续的时间为642 ms，发电机电压二次值由0.204 V升至0.634 V。灭磁开关合闸，发电机电压升高，说明起励回路正常。第一次起励故障录波如图1所示。

2号机励磁系统报警A100：Feedback Error“on”Sec.CB（A100：灭磁开关合闸反馈消失）发生时间为09：02：45，报警A100：Field flashing time failure（A100：起励超时）发生时间为09：03：07。可见先发生灭磁开关反馈接点消失，经过22 s后，再出现励磁超时失败报警。根据报警还原事件顺序为：起励回路启动，灭磁开关合闸，发电机电压升高，灭磁开关反馈接点信号消失，励磁装置监视起励过程超过了最长限制时间，发出励磁超时失败报警。以此判断灭磁开关反馈接点信号消失是导致励磁系统故障的原因。

通过以上分析，机组调停后，对该套励磁系统灭磁开关进行了返厂检修，情况如下：

灭磁开关解体检查发现的问题有：（1）弧触头有明显电弧灼烧痕迹，如图2所示，烧损严重，需要更换。（2）内部联动机构侧轴略微变形，如图3所示，是导致灭磁开关起励过程中未合到位并保持的主要原因。

灭磁开关修复后试验结果：手动进行断路器合闸和分闸操作，断路器合分闸正常，驱动机构完好。电动进行断路器合闸和分闸，断路器合、分闸正常，其控制回路正常完好。

测量Gerapid-8007断路器合闸时间：3次分别为208.3 ms、207.7 ms、186.4 ms，满足要求（≤300 ms）。分闸时间：3次分别为42.19 ms、42.38 ms、42.04 ms，满足要求（≤50 ms）。主触头接触电阻：3次分别为11.0 μΩ、10.9 μΩ，10.5 μΩ，满足要求（≤30 μΩ）。

灭磁开关经过解体检修更换损坏元器件以后，经过4次开机并网及6个月的稳定运行，2号机组励磁系统再未发生故障。

4    结语

灭磁开关作为励磁系统的重要部件，工作人员需要对其加强检查和维护保养。结合以上事件发生的原因，建议对于运行超过5年的励磁系统，工作人员应对灭磁开关进行一次深度解体保养和维护，并且定期进行开关特性试验，防止因灭磁开关故障导致励磁系统起励失败乃至运行中引起跳闸事故。

[参考文献]

[1] 竺士章.发电机励磁系统试验[M].北京：中国电力出版社，2005.

收稿日期：2020-02-05

作者简介：袁功献（1982—），男，湖北黄冈人，工程师，从事大型火力发电厂运行、维护工作。