工程师论文发表X电厂励磁系统典型故障分析

　　工程师论文发表期刊推荐《施工技术》创刊于1971年，是国家期刊奖提名奖期刊，中国建筑科学类核心期刊，中国建筑施工行业惟一的国家级核心期刊，由建设部主管，亚太建设科技信息研究院、中国建筑设计研究院、中国建筑工程总公司、中国土木工程学会联合主办。
　　摘要:X电厂采用西门子THYRIPOL静态励磁系统，自投产以来，运行情况稳定，故障率低。但励磁系统在运行过程中也暴露出一些问题，如出现起励失败以及低电压逆变导致励磁系统向发变组保护发跳闸令的问题，由于励磁系统软件为德国西门子编写，软件报警语言为英文，故障逻辑和国内厂家大不相同，国内代理厂家对该产品熟悉程度不够，导致电厂无论在设备使用还是故障处理中，多有不便，本文通过对该励磁系统中报警信息逐一分析，找出相关逻辑及处理方法，为该类型励磁系统的缺陷处理提供思路方法。

　　关键词：励磁系统;故障分析

　　一X电厂励磁系统简介

　　X电厂共有6台单机容量700MW机组，发电机与变压器采用单元接线方式。采用6套西门子THYRIPOL静止电压源整流式自并励励磁系统，励磁电源取自发电机机端。每套励磁系统包括1台励磁变，2套独立调节器系统，4个整流柜，1套灭磁及转子过电压保护及起励装置。其中机端电压18kV,额定励磁电压 370V，额定励磁电流3760A。

　　二X电厂励磁系统存在的问题

　　从前期使用情况来看，装置硬件可靠性较高，但软件无论在使用习惯，还是实现逻辑上，都和国内励磁系统存在较大的偏差，而且报警信息全部为英文信息，程序也为英文注解，对于日常维护和缺陷处理极为不便，因此，非常有必要对照励磁系统不同的英文报警信息，对该套励磁系统的缺陷进行分析，找出切实可行的缺陷处理方法，提高维护消缺效率。

　　三X电厂励磁系统典型故障分析

　　文中将以报警信息为序，对该系列励磁系统英文抱紧逐条分析。

　　(一)Collective Fault Channel Error。

　　中文解释：(A套或B套)本套不具备切电流环条件但存在严重故障。

　　在西门子THYRIPOL系列励磁系统中，励磁系统严重故障，分为N1和N2两种，N1类型故障说明本套调节器存在硬件类型故障，已无法再运行，必须切换到他套调节器运行，N2类型故障表明本套励磁系统检测到PT断线或者长期运行在超标条件下，需要切至他套或电流环运行，该信息报出，需要引起运行人员的注意，立即对装置进行检查，做出恰当的处理，但同时需要注意以下几个方面的问题：1、本套主用且他套无故障时存在N1或N2类型故障，该报警开出;2、本套主用且他套有故障时，仅N1类型故障会开出该报警;3、本套从套存在N1或N2类型故障时，该报警会开出。

　　(二)Emergency Change to Mannual

　　中文解释：励磁系统紧急切电流环。

　　在西门子THYRIPOL系列励磁系统中，故障切换逻辑为，两套均正常时，保持当前主套为主套，当励磁系统本套判断存N2类型的故障时，自动输出本套故障，切换为他套电压环运行，若他套也存在故障，则自动切换为本套电流环运行，该信息报出，运行人员需密切关注机端电压及切除单机无功PID调节功能，尽可能申请停机处理，同时，需要注意以下事项：励磁系统切为电流环运行时，励磁系统失去大部分限制功能，不具备长期运行条件，建议立即进行故障处理。

　　(三)Error Actual Value Ug

　　中文解释：有且仅有本套三相电压采样不平衡。

　　在正常情况下，励磁系统三相瞬时电压相加为0或有很小偏差，但若出现采样回路断线或者系统本身单相电压偏小，三相电压瞬时值相加的绝对值将会为一个较大的值，当该采样值大于死区0.2时，励磁系统调机器便认为采样电压不平衡。采样电压不平衡，励磁系统便无法精确实现电压闭环调节，所以要切换到他套电压环或本套电流环运行。该信息报出，说明本套电压采样回路断线，需进行检查处理，但同时需要注意以下问题：1、故障N2的条件之一;2、可能导致A、B套切换或本套切电流环。

　　(四)Ceiling Voltage Monitoring

　　中文解释：转子电压连续20s高于808V。

　　系统对于励磁系统强励能力的要求为强励时间不小于2倍20秒，但同时出于对转子过负荷能力的考虑，转子电流在超过1.1倍后，就要按反时限进行励磁电流限制，正常情况下，转子电流限制在到达强励值前已动作。此信息报出，表明励磁系统已在机端条件下运行超时，或者调节器本身调节失控，需注意一下两个方面的问题：1、故障N2的条件之一;2、可能导致A、B套切换或本套切电流环。

　　(五)Error F501 or F502 Synchronizing Voltage Tripped

　　中文解释：同步电压采样熔断器F501或F502熔丝断。

　　励磁系统同步采样熔丝熔断，将导致无法发出同步脉冲，因此，同步脉冲故障对于励磁系统是严重故障，除软件上判断以外，在硬件上，励磁系统设置熔丝熔断监视装置，当熔断器熔丝熔断后，信号端被弹簧弹出，顶动行程开关，发出抱紧信号。处理该报警信息，需要注意以下问题：1、故障N1的条件之一;2、双套同步电压采样熔断器熔断将导致励磁系统事故跳闸;3、请检查X3:K13至CUD1的36号端子的输入(熔断时闭合)。

　　(六)Generator Voltage MCB is Off

　　中文解释：机端电压PT小空开跳闸。

　　机端电压是励磁系统电压环调节的负反馈，当该回路出现断线时，机端电压采样变小，励磁系统可能会出现给定增大，机端实际电压变大的情况，属于误调节，不利于电气设备绝缘。在本套励磁系统中3相中任一PT小空开断线，均会报出该故障，使励磁系统两套之间立即切换或切为电流环运行。在故障处理时需要注意以下几个问题：1、故障N2的条件之一;2、PT小空开跳闸后，节点闭合有效，请检查PT3或PT4至X10：K5、K6以及T400的56号端子之间的输入。

　　(七)Pss is ON

　　中文解释：投入励磁系统PSS。

　　PSS参与运算分为两个阶段，在机组并网后，第一阶段励磁系统收到监控系统PSS投入信号，PSS开始运算，但运算值不叠加到电压环，等机组有功大于10% Sn，PSS自动输出调节值，机组有功小于9% Sn时，PSS运算结果不再叠加到电压环上。PSS 参与系统运算需满足以下几个条件：机组在负载状态且励磁系统在电压闭环条件下且有PSS投入令。

　　(八)Field flashing time failure。

　　中文解释：励磁系统起励失败;

　　在规程中，明确要求励磁系统起励电压不大于10%。西门子励磁系统的实现逻辑是，装置收到起励令后，先接通他励回路进行升压，机端电压大于10%额定电压后，励磁系统投入自并励开始发脉冲，当机端电压大于11.8%时，退出他励。若起励后10s，若机端电压仍未大于设定值11.8%，则励磁系统起励失败。在报出该信号后，查找问题的过程中，仍需注意以下问题：1、若机端电压在10s内大于10%额定电压，但未大于11.8%额定电压，则只报起励失败故障，励磁系统逆变灭磁;2、若机端电压在10s内未上升至10%额定电压，则两套调节器均报F004故障，励磁系统容错时间到，向发变组保护发事故跳闸令，机组执行电气事故停机流程。

　　(九)Protection OFF from T400

　　中文解释：励磁系统事故跳闸(T400开出)。

　　该故障开出后，励磁系统跳闸继电器k701动作，发变组保护动作，跳开所有机组所连开关，监控系统执行电气事故停机流程。在西门子程序逻辑中，以下几种情况会导致励磁系统事故跳闸信号开出：第一、本套为从套且他套有故障且本套有N1类型故障，从套开出跳闸令;第二、本套为主套，本套有N1类型故障且从套有N1或者N2类型故障;第三、功率故障台数大于50%。

　　(十)HW A200 NOT OK

　　中文解释：他套PLC硬件故障。

　　若装置出现硬件故障或程序跑死，外部回路并不容易发现内部存在的故障，所以在回路中设置长开出1，若PLC内部出现问题，则长开出的1复归，他套装置监测到本套装置故障，自动进行主从切换。若该信号开出，需注意以下事项：1、正常时，他套Q3.5恒输出1，当他套PLC硬件故障时，他套Q3.5无输出，则本套I2.0监视到该信号;2、他套PLC硬件故障加本套F202跳闸，将导致励磁系统开出跳闸信号，发变组保护执行电气事故停机流程。

　　(十一)Protection OFF from EXC

　　中文解释：本套S7300判断到的硬件硬件故障。

　　励磁系统一般按照N+1柜的方案来配置可控硅，在1台功率柜故障的情况下，3台功率柜仍能实现强励功能，若功率柜退出2台运行，仍能保证最大1.1倍额定电流运行，但若功率柜故障台数大于2，则该机组励磁系统必须退出运行，方能保证设备和系统安全，该故障报出后，励磁系统执行事故跳闸流程。

　　(十二)Excitation off caused by n<90% at no load

　　中文解释：空载状态下机组转速低于90%额定转速，励磁系统逆变灭磁。

　　若机组转速小于95%转速，在空载状态下，励磁系统不具备发电条件，励磁无条件逆变灭磁。在检查该故障时需注意以下问题：1、该信号将导致励磁系统逆变灭磁;2、励磁系统空载状态判别方法如为：发电机出口开关在断开状态或主变高压侧两个开关均断开，则励磁系统认为发电机处于空载状态。

　　四结束语

　　通过以上问题的分析，解决，对X电厂励磁系统的安全运行提供了保障，提升了维护人员分析解决问题的能力和维护检修效率，加深了对设备的理解。

　　参考文献：

　　[1]X水电厂6RA70 故障诊断说明.

　　[2]发电机励磁系统试验/竺士章主编，北京：中国电力出版社，2005.

　　[3]发电机励磁技术问答及事故分析/孟凡超，吴龙编著，北京：中国电力出版社，2008.