摘要：结合某厂ABB Unitrol 5000励磁系统在起机过程中因冷却系统故障发生的励磁内部跳闸事件，对Unitrol 5000励磁系统冷却风扇双电源切换逻辑进行分析探讨。
关键词：励磁系统 Unitrol 5000 冷却系统故障
1 前言
2014年11月30日，某厂#1机D修后起机，10时29分53秒，运行人员在DCS画面上进行#1机励磁系统起励操作，10时30分12秒，DCS上显示机端电压达到给定电压19826V，10时30分14秒，DCS上发#1机励磁系统“风扇故障”，10时30分20秒DCS上发“励磁装置跳闸”，10时30分17秒，#1发电机机端电压开始从19802V逐渐下降至90V。再次起励，发现K15接触器在建压过程中，存在短暂的吸合-释放-吸合-释放-吸合-释放，当K20继电器接入电压稳定在233V时，K15接触器并不吸合，灭磁开关再次跳闸，找到问题所在：在机端电压建立至一定值时，低电压继电器K20测量到自并励电压正常，根据风扇电源切换逻辑功能“自并励电源正常时优先用自并励电源”，发投K15指令，而K15接触器主触头不能保持吸合，此时作为第二路备用电源的交流辅助电源因为风扇电源切换逻辑的设定不会使K16主触头闭合而失去备用作用，最终导致全部整流桥风扇失去电源，风道挡板由于风扇停运没有风量而落下，整流柜发出cooling trip（冷却器跳闸）、converter blocked（整流桥闭锁），converter fault（整流桥故障），励磁系统内部跳闸。更换K15元件后，#1机组正常起励建压。
本文结合ABB Unitrol 5000励磁系统在起机过程中因冷却系统故障发生的励磁内部跳闸事件，对Unitrol 5000励磁系统的冷却风扇双电源切换逻辑进行分析探讨。
2 冷却风扇双电源切换逻辑简介
为使Unitrol 5000励磁系统的冷却风扇双电源切换逻辑更易于理解，首先介绍和此逻辑相关的硬件图：
图1 冷却系统双路电源监视继电器
在图1中，K15接触器主触头上口电源来自励磁变低压侧（720V）经过风扇电源变压器（变比为：720/230）的输出，K16接触器主触头上口电源来自厂用交流辅助电源（220V），K15和K16的主触头下口择一输出供电给励磁系统的三组整流柜风扇。K20继电器监视K15的上口，即励磁变低压侧电压水平，继电器额定电压300V，整定值设置为65%。K21继电器监视K16的上口，即厂用交流辅助电源电压水平，继电器额定电压300V，整定值65%。这里做一个计算的说明：两个电压继电器的整定值均为300*65%=195V，对于励磁变低压侧，反应的是励磁变低压侧720V经过风扇电源变压器（变比为：720/230）后又经过一个单相变压器（变比为：220/220）的电压水平，整定值195V，195/230=84.78%，相当于230V的84.78%，也反应了720V的84.78%。对于额定电压为220V的厂用交流辅助电源经过单相变压器（变比为：220/220），整定195V即88.64%。当K20的E2、M端子上电压<65%，U71板件有开关量输入DI 11 E：SHUNT SUPPLY FAIL（自并励电源失效），当K21的E2、M端子上电压<65%，U71板件有开关量输入DI 12 E：AUX. SUPPLY FAIL（辅助电源失效）。
由逻辑图分析，可以得出以下6个输出信号的动作条件：
(一)使10411输出有效（投K15命令“风扇电源1-自并励电源”）的4个条件，分别为：
(1)励磁已投入；
(2)同步电压Usyn>84.78%；
(3)风扇电源2接触器K16未投入或K16投入信号消失后延时0.5秒；
(4)风扇电源1接触器K15未投入。
（1）（2）（3）条件满足后经过与门G3产生1秒的有效脉冲（保证K15接触器线圈不会长时间通电），在此期间若（4）条件满足，经过与门G5输出10411信号有效，输出至硬件回路的K15接触器线圈，使主触头闭合，即自并励电源供给风扇电源。
(二)使10412输出有效（投K16命令“风扇电源2-交流辅助电源”）的5个条件，分别为：
1.励磁已投入；
2.80%<同步电压Usyn<84.78%；
3.交流辅助电源电压>88.64%至少1秒；
4.风扇电源1接触器K15投入信号消失后延时0.5秒；
5.风扇电源2接触器K16未投入。
（1）（2）（3）（4）条件满足后经过与门G4产生1秒的有效脉冲（保证K16接触器线圈不会长时间通电），在此期间若（5）条件满足，经过与门G6输出10412信号有效，输出至硬件回路的K16接触器线圈，使主触头闭合，即交流辅助电源供给风扇电源。
(三)使10413输出有效（退K15和K16即风扇两路电源）的3个条件，分别为：
1.励磁投入信号消失后延时20S；
2.风扇电源1接触器K15已投入且80%<同步电压Usyn<84.78%
3.风扇电源2接触器K16已投入且交流辅助电源电压<88.64%
以上任一条件满足后经过或门G8产生0.4秒的有效脉冲，经过与门G9输出10413有效，将投运的风扇电源退出。
(四)使10409输出有效（产生0.5秒的电源电压失效自复位脉冲）的2个条件：
1.交流辅助电源电压>88.64%延时1秒后，产生0.5秒的复位脉冲；
2.励磁投入信号消失或同步电压Usyn>84.78%，任一条件满足后经过与门G13后取反，产生0.5秒的复位脉冲；
(五)使10414输出有效（风扇电源1失效，发告警Alarm171）的2个条件：
1.励磁已投入；
2.80%<同步电压Usyn<84.78%。
以上条件满足后经与门G13发出Alarm171信号，即风扇电源1失效。
(六)使10415输出有效（风扇电源2失效，发告警Alarm172）的条件：
当交流辅助电源电压<88.64%，直接发出Alarm172信号，即风扇电源2失效。
3 结合实际运行工况的分析
3.1 自动起励建压
在机组自动起励升压的过程中，机端电压会迅速升至参数1903设定值，该值通常设定大于84.78%，所以起励建压成功后，满足10411信号输出有效的条件，由自并励电源供给所有整流柜风扇电源。
3.2 手动起励建压
在机组手动起励升压的过程中，励磁电流会升至参数2107设定值，当2107设置为32%，初始机端建压大约在85%~90%，若2107参数设置偏小，使得初始机端电压低于80%，手动调节升至100%的过程中会发生风扇电源切换，由逻辑可知，当机端电压大于80%时，首先K16投入，由厂用交流辅助电源供电给风扇，在此过程中，会出现171告警，一旦机端电压升至84.78%，便符合了自并励电源供电的条件，K16退出，K15投入，自并励电源开始供电给风扇，171告警消失。
3.3 正常运行过程中可能出现的问题
在机端电压为额定值的正常运行过程中，用自并励电源作为风扇主路电源，当自并励电源电压低于定值设定且交流辅助电源正常时，退出K15来投入K16使用交流辅助电源给风扇供电。这种情况下，若自并励电源恢复，则回切至自并励电源供电，若交流辅助电源也低，两路电源全失，风扇挡板落下，冷却器跳闸、整流桥被闭锁、整流桥故障、励磁内部跳闸会相继发生。
4 结束语
通过对Unitrol 5000励磁系统风扇双电源切换逻辑的分析，总结了自并励电源投入、交流辅助电源投入以及切换过程中告警信号的发生条件，再结合实际运行工况分析，认为该逻辑设计比较完善，但存在因K15元件失效而使风扇电源全失的风险，建议增加判别元件，增强交流辅助电源的备用功能。
论文作者:刘俊陶,芦静,王文瀚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/30
标签：电源论文; 风扇论文; 接触器论文; 电压论文; 励磁论文; 端电压论文; 条件论文; 《电力设备》2018年第1期论文;