摘要：目前大型抽水蓄能机组都会配备变频启动设备（SFC），SFC作为蓄能机组的启动设备，全过程主要分为两个阶段，在启动初期由于逆变器的变化频率较慢，因此无法对变压器形成交变的磁场，因此SFC的旁路开关在旁路侧，直接连入机组，在转速上升到8%ne,旁路刀闸切到输出变侧，通过变压器连入机组，因此旁路刀闸的切换成功与否直接关系到变频启动能否正常启动的关键。
关键词：SFC、旁路刀闸、位置信号、传动轮、反馈
一、故障现象
2号机抽水调相工况开机，2分钟后；
01时17分41秒，2号机步序S4S-4正在执行--是；
01时18分01秒，2号机转速<8--否；
01时18分08秒，2号机SFC事故停机--报警；
01时18分08秒，SFC跳闸3信号--跳闸；
01时18分08秒，2号机事故停机--报警；
01时18分08秒，2号机机械事故停机--报警；
01时18分08秒，2号机停机转换命令正在执行--是；
01时18分34秒，2号机停机命令--发令；
01时22分56秒 ，2号机至停机态。
查看监控信号记录为2号机组在停机转抽水调相工况启动过程中，SFC事故停机导致2号机抽水调相启动失败。现场检查告警信息显示“T3_Bypasslsolator feedback”（旁路刀闸反馈故障）
二、原因分析
在SFC旁路刀闸接收到动作的命令后，操作接触器合闸，旁路刀闸电机运行，带动旁路刀闸的轴旋转，传动轮安装在刀闸的轴上，且传动轮随着轴一起转动，如图1所示，传动轮压紧位置开关并使其动作后，旁路刀闸电机停止转动。由于传动轮为橡胶传动轮且位置开关对传动轮圆周方向存在切向反作用力，当传动轮多次挤压位置开关后，在反作用力的影响下其传动轮与旁路刀闸轴会产生相对移动，使得旁路刀闸轴上的传动轮发生微量偏移，不能正常反馈位置信号。
图1 旁路刀闸的辅助接点的传动结构
图2 旁路刀闸的辅助接点和传动轮
传动轮是分上轮和下轮的，如图2所示，上轮与下轮通过燕尾槽互相嵌入，通过上下两个螺栓卡在旁路刀闸的轴上，上下两颗螺栓一旦拧的过紧将导致燕尾槽开口增大，从而使上下传动轮分离，拧的太松则传动轮在轴上会转动。
此次SFC系统启动失败的根本原因是SFC旁路刀闸的位置传动轮与旁路刀闸轴之间发生了微量偏移，在旁路刀闸切到接SFC输出变压器侧，流程进入下一步之后旁路刀闸位置信号反馈突然消失，导致SFC无法识别旁路刀闸的实际位置而发跳闸3报警信号，SFC拖动机组失败，事故停机。
三、处理过程
拉开旁路刀闸的电机电源，手动操作旁路刀闸将其旋转到Q21 BYPASS位置，SFC控制器能可靠收到位置信号，说明Q21 BYPASS位置反馈无异常；手动操作旁路刀闸将其旋转到Q21 TRAFO位置多次都未能收到位置信号，说明Q21 TRAFO位置信号反馈存在故障，将故障点进一步缩小范围在Q21 TRAFO位置信号反馈回路。
检查旁路刀闸传动轴与旁路刀闸的反馈接点之间的传动轮，发现传动轮有细微偏移不能压紧辅助接点使其可靠动作，手动将旁路刀闸旋转到Q21 TRAFO（动触头与静触头接触面积最佳）位置，再调整传动轮与辅助接点的相对位置，使SFC控制器能接收到Q21 TRAFO的位置信号，如图1所示。经多次操作旁路刀闸，其“Q21 BYPASS位置”和“Q21 TRAFO位置”均能正常反馈。
因为旁路刀闸的轴与旁路刀闸的反馈接点之间的传动轮为塑料材质，存在机械强度低、可靠性低等问题，无法满足SFC输出变旁路刀闸高频次的动作强度，经分析研究后决定按照原传动轮尺寸1:1定制铝合金材质的新型传动轮如图3所示，使其无论在机械强度还是可靠性方面均能满足现场设备高频次运行的要求。
图3 按原尺寸1:1定制的铝合金材质传动轮
将传动轮进行改进为铝合金材质后，如图4所示，SFC输出变旁路刀闸位置信号反馈回路呈现出了较高的可靠性。
图4 新传动轮安装效果图
四、总结
SFC输出变旁路刀闸位置信号反馈传动轮是由上下两块半圆结构组成，中间由两个燕尾卡槽卡扣在一起。传动轮通过两端的螺栓拧紧后把合在传动轴上，这就导致当两端螺栓把合力过大时两块半圆传动轮会受到向外的张力。由于塑料机械强度低，遇外力易变形。这个张力便使得卡扣在一起的燕尾卡槽出现开裂甚至脱扣，导致传动轮出现一定程度上的位移。
将传动轮更改为铝合金材质之后，受到同样的张力时铝合金材质的高机械强度，使得燕尾卡槽的裂缝很小甚至没有裂缝，极大的提高了传动轮的可靠性。
SFC输出变旁路刀闸位置信号反馈回路在SFC拖动机组转抽水调相过程中起着至关重要的作用，是导致SFC事故停机的直接因素之一。旁路刀闸在SFC拖动机组的过程中会动作两次，动作频次较高，传动轮一旦存在一定程度上的位移就会导致旁路刀闸的静触头与动触头的实际接触面积变小，或者处于零界接触，很容易导致刀闸的烧损，或者系统将无法判断旁路刀闸的位置启动SFC事故停机流程。采用铝合金材质的传动轮，在一定程度上可以增加旁路刀闸动作可靠性，保证SFC抽水调相启动的成功率。
参考文献
[1] 马嵬,郑小刚. 可逆式抽水蓄能机组背靠背启动过程控制探讨[J].水电自动化与大坝监测,2009,(05).
论文作者:钱晓忠,周勇,何忠华,李既明,刘淑妍
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：旁路论文; 位置论文; 信号论文; 反馈论文; 燕尾论文; 机组论文; 接点论文; 《电力设备》2018年第19期论文;