张河湾电站SFC控制器电源模块故障缺陷分析及处理

龙福海,黄 嘉,郭旭东,张梦云

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北 石家庄 050300）

1 引言

张河湾电站位于河北省石家庄市井陉县测鱼镇附近的甘陶河干流上，距石家庄市公路里程77 km。该电站总装机容量为1 000 MW，安装4台单机容量250 MW的单级混流可逆式水泵水轮机组。该电站抽水工况时的电动机启动方式分为静止变频启动（SFC）及背靠背启动两种方式，其中静止变频启动为主用启动方式。

静止变频启动具有启动力矩大、对电网的干扰小及可靠性和自动化程度高等特点。该电站配置一套静止变频启动装置系统，位于地下厂房附属用房，由输入/输出开关、输入/输出变压器、变频单元、控制单元、保护单元及辅助单元等几部分组成，由法国COVERTEAM公司供货，于2007年12月投入运行，已投运12年。

2 故障现象

2019年05月05日，在机组停机稳态时，监控系统出现SFC系统故障报警，报警信息如下：

11:17:31 SFC N-TRIP-TRIP SFC系统跳闸

11:17:31 SFC System Healthy YES-NO SFC系统故障

11:17:31 Emergency Stop Normal-Fault SFC系统紧急停机

11:17:31 Pib-Vmic Communication Fault SFC板卡通信故障

运维人员立即赴现地对SFC系统进行检查，SFC系统KEYPED（手操器）报警如下：

11:17:31 PIB rack supply FT PIB板卡电源故障

11:17:31 Electrical Stop SFC系统紧急停机动作

11:18:00 值守长通知运维负责人及班组负责人，并安排专业人员对该缺陷进行分析及处理。

3 原因分析

3.1 原因排查

对监控系统报警及SFC系统报警进行分析发现，SFC系统PIB板卡电源故障是监控系统出现一系列报警的直接原因，故初步判断本次缺陷的直接原因是PIB板卡电源出现异常。

根据 SFC系统 KEYPED“PIB rack supply FT”报警编号（59）逐步进行原因追溯，SFC系统具体程序分析过程见图1。

根据SFC系统程序描述可知，当1个或者N个板卡供电电源故障时，SFC系统会报“PIB rack supply FT”报警。

图1 SFC系统具体程序分析过程

由上可知，SFC系统故障可能的原因如下：

（1）SFC 控制器某些板卡故障，导致程序判断电源故障；

（2）SFC控制器外部供电回路存在异常情况；

（3）SFC控制器机架电源故障。

3.2 故障定位

（1）在故障未复归的情况下，用调试电脑连接SFC系统控制器，查看程序中故障信息，发现所有的板卡均判断电源故障，故可排除某些板卡故障因素。

（2）检查SFC系统控制器外部供电回路，各部位接线端子紧固，各节点电压稳定且无波动现象，故可判断SFC控制器外部供电回路正常。

（3）重启SFC控制器时速度缓慢，启动过程中存在启动指示灯间歇性闪烁现象，再结合上述排查工作，可判断SFC控制器机架电源模块存在电压不稳等故障，需进行检查处理或整体更换。

4 处理过程

SFC系统控制器电源模块置于控制器机箱内部，若要更换电源模块，需将整个控制器（含机箱）拆下，才可对内部的电源模块进行检查处理或整体更换。SFC控制器电源模块故障缺陷处理过程如下：

4.1 将SFC控制器（含机箱）拆下

（1）拆下SFC系统光纤触发卡PIB303A、PIB303B，为了节省操作时间，可不逐一拆除板卡上的光纤，板卡带光纤一同拆下即可，但操作过程需特别注意，防止损坏光纤，造成事故扩大。

（2）为了减少工作量，直接拆除SFC系统各板卡（7750、101C、101A、100E）外部接线，做好标记并绑扎牢固，控制器各板卡无须拆下（不影响机箱拆卸）。

（3）拆除机箱的固定螺栓，将机箱整体拆出（此时需注意机箱接地线及电源线，电源线可直接拔下，机箱接地线需要拆除）并安放至指定位置。

4.2 对SFC控制器原电源模块进行检测

（1）为了检测SFC控制器电源模块，需拆除机箱的后挡板，机箱后档版拆除后可看到电源模块。

（2）对SFC控制器电源模块进行检测：在电源模块输入端接入220 V交流电源，电源模块冷却风扇已不能正常运行，测量输出侧电压，发现电源模块存在输出电压偏低（正常为12 V DC）且不稳定等现象，进一步说明该电源模块故障,需进行更换。

4.3 SFC控制器电源模块更换后测试

新电源模块安装完成后，外接220 V交流电源进行上电试验，电源模块运行状况良好，输出电压稳定（为了降低风险，在上电试验前建议将控制器板卡全部拆除，防止电源模块输出电压过高或者不稳定损伤板卡）。

4.4 SFC控制器上电试验

将SFC控制器机箱回装至原安装位置，板卡外部接线及光纤触发卡回装前后分别对SFC控制器上电进行试验，控制器启动速度明显提高，各板卡显示均正常，电源模块更换效果良好。

4.5 SFC系统拖动机组抽水启动试验

SFC系统控制器电源模块更换完成后，电源模块试验正常，控制器上电试验正常，结合机组抽水计划，SFC系统拖动机组抽水方向启动正常，缺陷处理完毕。

5 结论

张河湾电站SFC系统设备为进口设备，存在图纸资料不全、培训资源有限等一系列问题，且SFC系统专业维保深度不够，控制器内部器件未定期进行测试检查。张河湾电站将积极与设备厂家联系，收集当前缺少的设备资料，完善设备台账，提升设备管理水平；加强专业人员培训，增强现场运维人员对进口设备的认知程度，提高运维人员设备维护能力；根据实际情况，将SFC控制器内部元器件检查试验项目纳入专业维保范围，以便及时发现设备存在的缺陷隐患，保证设备的安全稳定运行。