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摘要：燃机发电机在做交流阻抗试验结束后，再次启动发电机组时，励磁系统出现整流柜故障及励磁冷却风扇故障报警。针对此次异常情况进行分析，并总结出避免出现类似事件的技术措施。
关键词：励磁系统 整流柜 交流阻抗
1 引言
某燃机电厂发电机励磁系统型号为UNITROL5000，该励磁系统是ABB公司推出的数字式励磁系统，用于同步发电机的电压调节和静态励磁系统，静态励磁系统通过使用可控硅整流装置直接控制励磁电流来调节同步电机的端电压和无功功率。整个系统可以分成四个主要的功能组：励磁变压器、带控制电路的励磁模块、可控硅整流单元、起励和磁场保护装置。励磁变压器将发电机的端电压降到可控硅整流装置需要的输入电压。可控硅整流装置的整流功率柜，将交流电流转化为直流电流[1]。
励磁系统做为发电机系统重要组成部分，直接关系着发电机的安全运行，因此，对于励磁系统所出现的异常运行及故障应彻底解决，以免在运行中励磁故障，导致发电机与系统解列、甩负荷进而影响到电网安全运行。以下对励磁系统整流柜风机电源故障而影响机组启动的一次异常现象进行分析。
2 励磁整流柜风机电源故障
2.1 故障现象。
燃机电厂按计划2015年3月09日#3机组解列后，保持机组转速3000rpm，做#3机发电机转子交流阻抗试验。2015年3月10，两班制燃机电厂#3发电机组早上发启动令后，励磁系统出现下列故障报警，发变组保护动作跳闸：
004 Converter failure 整流器故障
097 Conv. Fail level 1 整流器1 级故障
098 Conv. Fail level 2 整流器2 级故障
106 Cooling Trip 冷却风扇跳闸
109 Converter blocked 整流器闭锁
115 Cooling Alarm 冷却风扇报警
121 Converter 1 整流器1故障
在检查励磁系统各部分整流元器件及电源模块正常后，判断为冷却风机未启动导致整流器故障报警。复归所有报警并断开控制柜内所有交直流电源开关，装置重新送电，报警消失，机组重新启动，励磁系统正常，发电机组正常并网运行。
2.2 励磁整流柜风机故障分析
2.2.1 整流柜风机电源监控原理 励磁整流柜风机有两路电源，分别为励磁系统机端电源和厂用电电源。机组正常运行时，风机电源优先采用励磁机端交流电源；在机组启动过程中或者机端交流电源故障时，风机电源切换至厂用电电源。
风机两路电源电压由K20、K21低电压继电器监控，K20为厂用电侧电源监控继电器，K21为励磁机端电源监控继电器；风机电源投切由 K15、K16接触器分合实现，K15合闸时风机电源采用厂用电侧电源，K16合闸时采用励磁机端电源。风机运行时，只能选择一路电源，即K15、K16只能一个合闸。
风机电源监控原理图如图1。
图1 风机电源监控原理图
2.2.2风机电源切换条件分析。
1）、风机励磁机端侧电源接触器（K16）在以下条件全部满足时合闸：
A.收到励磁启动命令“EXC ON”；
B.发电机定子三相实际电压大于80 %额定电压并且励磁系统机端电压正常；
C.励磁系统励磁方式为非它励方式；
D.厂用电源侧电源继电器K15在分闸位。
2）、风机厂用电侧电源接触器（K15）在以下全部条件满足时合闸：
A.收到励磁启动命令“EXC ON”；
B.发电机三相实际电压大于80 %额定电压并且风机机端电压低，或者励磁方式为他励方式（例如发电机组启动时）并且风机机端电压低；
C.风机厂用电侧电压正常；
D.风机机端电源继电器K16在分闸位。
3）、风机励磁机端电源继电器K16和风机厂用电侧电源继电器K15在以下一个条件满足时即跳闸复位：
A.“EXC ON”指令退出；
B.风机机端电源接触器K16在合位，同时监测到机端电压低；
C.风机厂用电侧电源接触器K15在合位，同时监测到厂用电侧电压低。
2.2.3 试验。
针对风机电源切换情况，#3机励磁系统检修时做了风机电源切换的试验，试验次数为5次。
在励磁系统交流输入侧接入380V交流电压，手动启励，风机厂用电侧电源接触器K15动作，四组整流柜风机投入运行。发灭磁命令，经过约70 秒风机停运，灭磁命令发出后100秒风机厂用电侧电源接触器K15复位。
试验得知，励磁系统退出时，由励磁系统发指令去同时复位风机厂用电侧电源接触器K15与机端电源接触器K16，而该指令是由“EXC ON”指令退出后100秒发出的。
2.3故障分析总结
#3机做交流阻抗试验时故障录波记录如图2：
图2 故障录波记录
励磁系统发出“退出”励磁指令后，22:38:37开始灭磁；10秒后即22:38:47灭磁开关分开；59秒后即22:39:36励磁电流、电压状态再次变位，变送器和继电器同时失电，说明此时控制电源已断开。从发出灭磁指令到励磁系统控制电源消失历时59秒左右。
从试验和相关分析试验情况来看，励磁系统接收到退出指令到所有状态全部恢复到正常状态要100秒。而3月9日晚励磁系统在发出退出指令59秒左右，其控制电源消失，致使风机电源切换接触器K15、K16未能复位到应有的状态，因此3月10日凌晨机组启动时风机电源不能正确切换，导致整流柜风机不启动而励磁系统故障报警，机组启动失败。
3 结论
为避免出现励磁系统类似故障，发电机灭磁后，如果需要手动断开励磁系统控制电源开关，则需经过一定时间后才能操作，否则会导致励磁系统冷却风扇电源切换故障，影响发电机组的启动。
参考文献：
[1] UNITROL5000励磁系统功能说明.
[2]贺家李，宋从距.电力系统继电保护原理[M]，北京:中国电力出版设，1994 .
论文作者:张亮
论文发表刊物:《电力设备》2016年第13期
论文发表时间:2016/10/8
标签：励磁论文; 电源论文; 风机论文; 系统论文; 接触器论文; 故障论文; 机组论文; 《电力设备》2016年第13期论文;