（西藏满拉水电厂，西藏自治区，857400）
【摘 要】介绍了西藏满拉水电厂发电机调速器开机异常，芯片烧坏的原因，对这一故障原因进行了阐述与分析，并介绍了相应处理措施与取得效果。
【关键词】调速器；模件芯片烧坏；原因分析；处理措施
一、机组概况
西藏满拉水电厂机组是20世纪90年代末从重庆水轮机厂采购的卧式水轮发电机组，装机4台，型号SF5000—14/3250，单机容量5MW，F级绝缘，空冷冷风冷却，投产时间：1999年7月，额定功率:6250kVA，额定电流:572A，额定电压:6300V，额定频率:50HZ，定子绕组接线:Y，额定转速:428.6转/分，额定励磁电压:135V，额定励磁电流:392A，相数:3相，飞逸转速:778.7转/分，额定功率因数:0.8滞后。满拉水电厂调速器于2004进行了更新改造，将原有的机械液压调速器更新为 Super Automatic Frequency Regulator-2000（SAFR-2000）型三十二位双微机双通道水轮机调速器。SAFR-2000是现代控制理论与微电子技术相结合的一种新型调节控制器，主要适用于混流式水轮发电机组、轴流式水轮发电机组和贯流式发电机组的转速调节以及有功功率调节。
二、异常现象
西藏满拉水电厂1#-4#机调速器自2004年底成功改造完成后，运行一直稳定，但自2009年监控系统改造完成以来，1#，2#，4#机组运行良好，但3#机组一直存在开机过程中，调速器总出现切换模件中负责逻辑的芯片烧坏、B套主机模件CPU芯片或程序芯片烧坏等异常现象。通过更换监控和调速器之间的连接电缆，更换切换模件和主机模件，系统暂时恢复正常，但运行不到一个月，又出现上述异常情况。
三、故障检查情况及处理
对3#机组调速器进行了全面检查。详细情况如下：
3.1 首先对监控和调速器之间的连接电缆、信号进行了检查和处理。
监控和调速之间的连接信号包括开机、停机、增功、减功信号和RS485通讯电缆，首先我们对所有监控过来的开出信号（应为无源空接点）进行了有无源检查，未发现异常电压，RS485通讯调速方面采用了模块隔离，也未发现异常。考虑到监控系统改造前，调速器一直工作正常，于是怀疑两者之间的连接信号有干扰，便采取了隔离措施，方法如下图一：
3.2 对监控开出操作的电磁阀线圈信号进行了检查和模拟。a
虽然对监控和调速之间的连接电缆、信号进行了隔离，机组在无水情况下，3#机调速器进行了定位、导叶扰动、自动开、停机模拟等试验，未发现异常。于是进行了有水情况下机组开、停机试验，发现如下问题：
（1）在现地操作技术供水电磁阀投切、空气围带电磁阀投切、制动电磁阀投切时出现切换板芯片损坏现象，此时还未给出开机令。
（2）更换切换板芯片后，采用B套开机，出现开机调速器失控、转速异常、B套CPU板损坏现象。
（3）后采用A套现地或远方开机，调速器控制稳定，机组运行正常。
经过分析，初步确认监控系统在开机前操作技术供水电磁阀、制动电磁阀投切时，由于上述电磁阀线圈未按通常要求增加续流二极管保护回路，在电磁阀（感性负载）线圈突然失电时，在线圈两端将产生极大的反电压，电压幅值=L*di/dt，其中L为线圈感抗，i为线圈电流，可见当线圈电流突然变换时，将产生极高的反电压（电压方向与原来电流方向相反），该电压极高，需要找到释放回路，对于其相关电路连接部分的回路可能造成影响，造成薄弱环节绝缘击穿。同时将产生强大的电源回路干扰信号。
上述电磁阀线圈通断时，若未加保护回路，可能造成220V供电回路异常，同时也可能造成与上述电磁阀操作回路有关的电缆回路上产生很大的信号干扰，主要是干扰电压很高，通过电气回路传输到电调相关回路，造成电调部分绝缘耐压较薄弱部分产生击穿，可能造成芯片损坏。
考虑上述原因后，第一次增加了续流二极管保护回路，但未加对位置，造成B套开机仍然不正常。
3.3 针对监控开出操作的电磁阀线圈信号进行了抗干扰处理。
如下图二，针对监控系统在开机前操作的技术供水电磁阀、空气围带电磁阀、制动电磁阀的投切线圈，按通常要求增加了续流二极管保护回路，当电磁阀突然失电时，产生的反压将通过二极管释放，不会产生过压。上述整改后，在无水情况下，进行了多次对上述电磁阀投切操作，调速器运行正常。后采用B套系统进行了自动开机、停机、并网、调负荷等试验，机组运行正常，A套系统自动开、停机也正常。经处理后，目前设备运行稳定。
3.4下一步应增加如下措施：
（1）蝶阀操作电磁阀线圈再增加并联二极管保护回路；
（2）调速器电柜DC220V供电回路单路引线，和电磁阀供电回路分开。
四、故障原因分析
4.1 关于切断感性负载时的电磁干扰问题：
切断正在运行的电感线圈可能产生严重的电磁干扰。因为，电磁线圈中的电流变化必然产生感应电动势，电流变化率越高，产生的感应电动势越大。这种感应电动势的低频分量将通过某种路径传导到相连电路中，而高频分量将会通过辐射而耦合到相关电路中，成为严重的电磁干扰。因此，必须对探测设备的电磁干扰信号进行抑制，并分析产生电磁干扰的原因，以便采取有针对性的电磁兼容性措施，保证整个设备正常工作。
为了提高电子设备的电磁兼容能力，必须从开始设计时就要给予它足够的重视。
为此，要充分分析电子设备可能存在的电磁骚扰源及性质；电磁干扰可能传播的路径及易接收电磁干扰的电磁敏感电路和器件。从而，在设计时采取相应对策，这样可以部分消除可能出现的电磁干扰，减轻调试工作的压力。针对具体出现的电磁干扰，从接收电磁干扰的电路和元器件的表现，分析出电磁干扰源之所在及电磁干扰可能传播的路径，再采取合适的解决办法。从源头抓起，往往是最根本的方法。
4.2 对开断电感性负载——电磁阀所产生的电磁干扰可采用如下电磁兼容性措施。
方法一：采用独立电源供电 由于设备与电磁阀采用同一电源供电，当电磁阀关断时所产生的电磁干扰很容易通过公用电源传导给探测设备。为此，该探测设备应当采用独立电源供电，以防止电磁阀关断时所产生的电磁干扰的传入。
方法二：采用电磁兼容性措施，如采用电压过零型固态继电器电磁阀的开断。或采用全桥整流后的直流给电磁阀供电。
方法三：对干扰信号采取吸收措施。1、采用压敏电阻 2、采用瞬态电压一致二极管。
瞬态电压抑制二极管对快速变化的电感性干扰信号的吸收作用较好，本次采用的就是这种方法并取得了一定效果。
参考文献：
[1]刘云。《水轮发电机故障处理与检修》。北京：中国水利水电出版社，2002.
[2]沙锡林，等。《贯流式水电站》。北京：中国水利水电出版社，1999.
[3]邱毓昌，等。《高电压工程》。西安：西安交通大学出版社，1995.
[4]钟步青。电机的风扇与冷却。电机技术，2003，（3）：26－29.
论文作者:王霞
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年1月供稿
论文发表时间:2016/4/25
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