摘要：同步电机因其启动、控制特性优良，一般多用于发电和比较精确的控制，而这些大型同步电机的控制技术涉及到了启动、控制、励磁、联锁保护、通讯、外部电源等等，涉及专业面广、控制保护逻辑性强，不管哪一环节出现问题都可能造成机组的停机，本文通过对以往的汇总分析和研究，对各大型同步机组的控制系统进行了统一疏理后，从逻辑上、控制技术上进行了改进和创新，有效降低了这些大型同步机的停机次数。
关键词：大型同步机 控制技术 事故分析 抗干扰技术 逻辑判断
一、前言
同步电机因其启动、控制特性优良，一般多用于发电和比较精确的控制，我公司的三台60MW发电机组和三台44MW的电动鼓风机等都是大型同步电机，这些高压大型同步电机的控制技术涉及到了启动、控制、励磁、联锁保护、通讯、外部电源等等，涉及面很广、逻辑性也很强，不管哪一环节出现问题都可能造成机组的停机，其中包括不能启动、运行中电机跳闸、启动困难、励磁系统软故障、温度高误跳闸、外部电源故障等等，但通过我们对以往事事故的分析研究，并对大型同步机的控制系统从逻辑上、控制技术上进行了改进和创新，大大降低了这些大型同步机的停机次数。
二、大型同步机控制技术的改进与创新相关技术内容
1、对大型同步机组防系统振荡或瞬间低电压技术的创新应用，我们从电机的一次主电源专线供电开始考虑，到二次控制、励磁系统以及UPS电源都做到了无缝隙防低电压技术和动作时间巧妙配合应用，改进和完善各级保护系统，有效防止因系统振荡或系统瞬间低电压而影响机组运行：
1）对三台60MW发电机组和三台44MW的电动鼓风机都实行线路-变压器-电机专线抗干扰供电技术，再将电机低电压保护跳车时间延迟3s，强化和完善各级保护系统，有效防止因系统振荡或系统瞬间低电压而影响机组运行；并对本系统涉及到的三相不平衡电源由跳闸信号改为报警信号，避免本系统误跳车；
2）针对大型同步机负荷的运行特点，对我厂所用的线变组光电保护装置及程序都进行了更新和改进，将原来光电保护用的数据采集卡、保护装置、智能单元等都升级成了性能更稳定、采样更准确、动作更可靠的最新一代光电保护装置，而保护程序上与研发人员沟通，提出由原来的只有一路A/D数据采集、判断，改为由双A/D数据采集，在保护程序上增加了干扰数据的处理、滤波及双A/D数据采集的不一致检验，这样对那些变压器励磁涌流、谐波等干扰数据就有了更有效的甄别和判断，这样改造后鼓风机站的线路保护装置再未发生误报告警信号及误动作跳闸事故。
3）从交直流电源屏开始将电厂三台60MW发电机组的保护及控制系统用交直流电源按一机一炉一变一线路的方式一一对应的分成三套独立的保护及自动控制系统，在交直流电源屏和保护屏内加装控制开关，使其既相对独立又可以相互成环。以实现任何一台发电机-变压器-线路故障或停机检修时，不影响其它两台机组的正常运行。大大提高了电厂二次保护及自动控制系统的运行可靠性,给各台发电机组的维护、检修工作提供安全保障，也大大降低了事故状态下的误操作可能性，使电厂保护及控制系统功能更完善，以增强电厂连续发电运行的保障能力。
4）对三台电动风机的UPS电源改造实现双电源互投供电，将3台160KVA的UPS主电源和两台60KVA共五台UPS电源全部实现双电源互投供电，并与三台鼓风机主电机的励磁电源及启动设备、控制设备“一对一”对应的分开主电源供电(如图1)，以避免因系统振荡或系统瞬间低电压而影响机组运行。
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5）对三台电动风机保护跳闸继电器K1跳闸总出口继电器线圈电源进行改进, 将每台风机保护跳闸继电器K1的线圈电源由公共控制柜内分别改到每台风机的主励磁机UPS电源上，UPS电源本身具备电池旁路，且还有2路电源，供电可靠性大大提高；主励磁机如果失电对鼓风机也会造成“失励跳闸”保护，不存在K1继电器因供电可靠性问题发生的故障而误停鼓风机，也能有效避免一台风机的主励磁电源故障失电而影响其它运行中电机同时跳闸的事故发生，避免三台风机相互影响的同时，也方便于设备检修和事故处理；
6）将启动设备与控制设备的UPS电源分开，确保大型机组控制系统电源的独立性,当启动设备发生故障时，不会影响到运行设备。
2、合理应用抗干扰、防误动技术，主要对风机主电机励磁控制系统中一些易发生脉冲干扰的或易受外界干扰而误发的温度高、过热等跳闸信号进行逻辑分析和程序优化。适当增加逻辑“双路”判断条件和条件性判断跳车，从控制技术上进行逻辑分析和程序优化，以避免误信号引起电机误动作事故的发生。
如我们高炉鼓风机站2#风机曾出现两次“电机定子温度突然升高”而故障跳机，但在电机跳车后，我们交换了励磁柜与DCS的温度检测探头接线，并对外部线路接线及绝缘情况进行了检查，没有发现任何异常现象，且监测的风机温度适时趋势也没有跳变现象，而电机故障停车前后定子温度并没有明显升高。因此这次故障跳车信号我们完全可以判断是假信号。问题可能出在Pt100检测回路接线和温度检测模块本身。因为没有检测模块备件，无法更换。在检查温度检测回路后，发现没有明显松动和短路痕迹。但为了避免不再发生误跳机事故，我们对1#，2#高炉风机主电机的励磁柜保护逻辑进行了改进和优化。并对1#和2#高炉风机主电机PLC 程序进行了修改。
如将绕组温度跳闸逻辑修改，由1相定子绕组温度跳闸改为任何2相定子绕组温度同时过高才跳闸，以避免定子绕组内Pt100检测回路接线或温度检测模块本身而误发跳闸信号。将电机冷风温度过高跳闸改为增加逻辑判断条件，由任1相定子绕组温度高跳闸改为有任何2相定子绕组温度同时过高才跳闸，以避免定子绕组内Pt100检测回路接线或温度检测模块本身而误发跳闸信号。将电机轴承驱动端、非驱动端温度过热跳闸改为条件判断后跳车。对1#、2#高炉风机主电机励磁柜中，修改电压控制器G10的温度报警逻辑。将这个温度信号由跳闸改为只报警，不跳车。
再将电机控制柜内的动力电源全部移出柜外，防止动力电源对控制系统的干扰,同时将励磁失磁时间延时0.5s跳车,确保电机稳定运行。
3、对LCI变频器控制柜内LIN4通讯模块进行性能测试，性能不好的予以更换
高炉鼓风机站LCI变频器控制柜承担着高炉鼓风机站3台风机的变频启动任务，原LCI柜内LIN4通讯模块不定期会发出通讯故障报警，而LIN4是变频启动风机的核心通讯部件，出现报警将不能正常启动风机或启机失败，严重影响鼓风机对高炉供风的可靠性，所以要对LCI变频器控制柜内LIN4通讯模块定期进行性能测试，对性能不好的予以更换。
三、项目实施效果
对大型同步电机实施控制系统改进和创新后，我们公司大型同步机的设备故障率由以2011年以前每年平均六起以上，降到了2012年0起、2013年0起，设备故障率降低了80%以上，设备运行周期做到了实质性提高。
四、结束语
大型同步机因其优良的技术性能，在各钢铁企业的应用都比较广泛，这些大型同步机的启动、控制、励磁、联锁保护、通讯、UPS电源等等运行维护的相关内容也需要我们运行维护人员将各方面知识结合起来，并对各大型同步机组的控制系统进行统筹疏理，从逻辑上、控制技术上进行了改进和创新，可以大大提高大型同步机的运行效率。
参考文献
[1]ABB公司《鼓风机控制程序修改备忘录》，2011
[2]国家电网公司，《供电可靠性管理实用技术》，中国电力出版社，2008年5月1日
[3]《钢铁企业电力设计手册》 冶金工业出版社，2008
论文作者:齐丽梅,马福舟
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第6期
论文发表时间:2017/7/31
标签：电源论文; 风机论文; 电机论文; 温度论文; 机组论文; 鼓风机论文; 定子论文; 《电力设备管理》2017年第6期论文;