罗德庭
（深圳市广前电力有限公司 广东深圳 518054）
摘要：本文介绍了为提高SFC系统设备安全、稳定、经济运行水平，针对设备自然状态、运行特性以及故障规律，将设备的维护检修作为研究的出发点，以设备的性能特点为线索，分析了该设备自投运以来的常见故障和处理措施或对策，为SFC系统的维护保养提供指导依据，确保SFC系统的安全稳定运行。
关键词：SFC运行；故障；处理
1 引 言
自2007年我厂3台机组投入商业运行以来，受静止变频器（SFC）各设备的性能特点和系统参数、环境等因素的影响，特别是在设备投产之初，由于理论设计参数不能很好满足现场实际运行要求和设备性能等原因，时有一些不确定的不安全因素存在，严重影响了机组的正常起停。只有正确认识和分析上述一些情况和现象，并针对不同的情况采取相应的对策措施，使之得到有效的抑制或消除，才能使与变频器有关或是受到影响的设备、系统得以正常运行。
2 SFC系统概述
某电厂为3台390MW单轴燃气——蒸汽联合循环701F型燃机，其发电机组起动时是采用的变频起动，变频器采用的是三菱公司生产的静态变频器(简称SFC)系统。为了保证机组起动的灵活和可靠性性，全厂3台机组配置了2套SFC起动装置，任何一套起动装置可以起动任意一台发电机。
701F型燃机的起动是通过把发电机作交流同步电动机使用，用一套静止变频装置（SFC）作为起动装置，SFC把频率可调的交变电流加到发电机定子上，使发电机变成调频调速电动机方式转动起来，同轴带动燃气轮机起动，加到定子上的是经变频器变频后的交流电，使得起动过程按照预先设定的速率加速上升。整个起动过程发电机的转子都由机组所配套的励磁装置施加有一定的励磁电流，其电流的大小与SFC装置配合，励磁装置的工作方式由SFC控制。起动过程如图1。图中标明了不同转速下相应的控制设备工作方式变换点。由于燃气轮机和采用的SFC的不同，其起动的过程有所不同。图中当转速升到300 r.p.m后，SFC的由强制换相工作方式转为负载换相工作方式，当转速升到750 r.p.m时，燃气机组进行吹扫、清洗。完成吹扫、清洗后转速降到580 r.p.m左右时，程序控制启动点火系统，点燃点火气体，点着火后，燃气燃烧产生的热能经透平转化为动能，同SFC一起推动机组继续升速直到转速到达2000 r.p.m。此后，热力透平输出的功率已经可以维持机组的转动及产生动力来继续升速或发电了，SFC退出运行。在机组到达2000 r.p.m后SFC退出，调速器投入，对转速进行调节，使机组平滑到达同期转速3000 r.p.m。随后，起励装置投入，机组发电机开始产生输出电压，同期控制器投入，当同期条件（电压，频率，相角）满足后，合上同期并网开关，机组开始发电运行，机组起动过程完成。
3 运行情况分析统计
3.1 启动总体情况
某电厂自投产以来，SFC系统运行情况总体来说良好，但由于设计、安装、调试尚有遗留问题和整个系统在实际运行各设备状态不是很稳定等原因，使得在运行中时有异常现象发生，对SFC系统的安全稳定运行带来极大威胁。到目前为止按7.5年计算，每年每台SFC启机次数约为200次，两台SFC共3000次，启动成功次数为2980次，启动成功率为（2980/3000）×100%=99.33%。
3.2 启动过程中常见故障及趋势分析：
从SFC系统运行多年来情况分析统计，SFC系统常见故障或异常原因大体可分三类：一是容易发生低频时的铁磁谐振；二是除SFC系统控制柜以外的外围设备及回路故障或异常；三是位置传感器探头及回路故障。各类故障或异常具体情况如下表1：
从统计分析可以看出，投产初期启动失败的主要原因为由于一次系统参数匹配问题或是安装调试遗留问题，集中体现在发电机出口PT一次低频铁磁谐振和辅助设备元器件或回路问题上（如谐波柜等）。运行3年以后的主要故障集中体现在位置传感器信号上，运行4年左右主要故障发生在位置传感器信号切换继电器上，运行5年以后故障主要发生在位置传感器探头或同轴电缆。
总体情况来看，SFC系统主题设备和各参数整定、设置、控制逻辑程序基本为发现问题。
3.3 其它异常或不正常情况
3.3.1 每次在SFC系统定检校验谐波滤波柜时发现其保护装置有损坏情况，其损坏情况占总谐波柜总保护装置的2/3左右。
3.3.2 2008年12月底2009年初在进行启动切换开关盘DS开关改造换型后，多次发现选择不成功现象，其主要原因为DS开关合不上引起。
3.3.3 SFC谐波滤波柜接触器（分合闸线圈坏）和负荷开关故障（分合闸线圈坏或一次保险熔断）引起选择时异常或SFC系统在刚运行完退出后有故障报警。
3.3.4 励磁启动开关盘MDS开关故障（主要是储能指示牌断裂受卡）引起选择时异常或SFC系统在刚运行完退出后有故障报警。
4 各类故障或异常消除方法及措施：
4.1 发电机出口PT一次在低频时容易发生铁磁谐振。
解决该问题的办法是进行消谐。但究竟在一次消谐还是二次消谐，哪种消谐方式更有效果或对系统影响较小，经理论分析研究，如果采用二次消谐，将对自动化和继电保护设备有所影响，某些保护配置需重新核算和论证，采用一次消谐直接、简单、可靠且效果良好。
4.2 SFC系统启动切换开关盘。
DS开关在机构或机械位置调整不精确的情况下，容易出现合闸不成功而导致选择不成功现象。经过多次机构或机械位置等调整后，近两年因开关问题导致选择不成功的现象基本未发生过。
4.3 励磁启动开关盘。
MDS开关储能指示牌和储能机构质量问题而引起开关合闸不成功，针对该类问题采取地措施是取消储能指示牌和调整机构。
4.4 在SFC系统运行之初。
由于设计理论参数不能很好地满足现场实际情况和一些保护定制、参数设置不合理，致使SFC在投运之处时有异常情况发生。为保证SFC系统各参数或定值合理，进行了科学合理的运行参数优化。
4.5 谐波滤波柜保护器。
由于使用环境较差（如户外温度高、湿度大）和谐波较大引起保护装置电子元器件或芯片损坏致使故障率较高，每次在定检时发现保护装置有不同程度的损坏情况，其原因可能是目前采取的对策措施为每次定检更换全部的保护装置和采用新型的抗谐波干扰能力强的保护装置。
4.6 SFC系统切换开关盘欧姆龙继电器使用过程中性能变差。
主要体现在继电器触点接触电阻变大，致使信息或信号量不能正确传递。现采取的对策措施为每半年换一次相关继电器，同时对采购方面提出采购原公司或一级代理机构的质量有保证的继电器。
4.7 SFC系统。
用发电机位置传感器探头（包括探头到信号转换器同轴电缆）性能变化问题或损坏，根据几年来位置传感器故障周期和故障现象，除定期更换相关元器件外，另外为避免位置传感器信号问题引起不必要的跳机情况，DCS上加装SFC系统位置传感器信号监测点，在每次进行SFC选择发电机后观察相应发电机位置传感器信号是否正常，正常后发启机令，若不正常，马上进行检查处理。定期对SFC系统各台机组的位置传感器信号进行检测，并与以前检测参数进行对比，发现偏差加大的及时分析原因和调整。
4.8为提高SFC系统的安全稳定性，优化运行方式。
根据上述SFC系统的一些现状和近年来的运行实践经验，要保证SFC系统安全稳定运行，必须针对设备本身的性能特点，制定一套适合现场实际情况的安全运行及维护检修策略。
5 提高SFC系统安全稳定运行的其他措施对策
5.1 合理安排SFC系统运行、检修模式
在改进现行的维护检修方式、选择合理的检修策略时，不必受特定检修体系的
约束，也不能简单地用某一种方式完全取代其它方式，而应分析各种维护检修方式的具体内容，结合自身的特点和需要，使综合效果最好。
5.2 严格SFC系统的操作流程和故障处理程序
SFC系统在选择或发启动令后遇到异常，必须针对不同情况严格按照下述要求进行操作，才能保证下一次操作成功。
6 结束语
针对燃机电厂静止变频（SFC）系统设备的运行情况和设备性能特点，彻底分析出故障规律、现象和原因，制定一套完整、科学的安全运行及检修维护策略，对提高了SFC系统设备安全、稳定、经济运行水平，保证机组的安全稳定启动，保证整个电网的完全稳定运行具有十分重要意义。实践证明，上述措施方法、策略切实可行，大大提高了SFC系统的安全稳定可靠性。
参考文献：
［1］静止变频器技术说明书［M］
论文作者:罗德庭
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/26
标签：系统论文; 机组论文; 故障论文; 情况论文; 设备论文; 发电机论文; 谐波论文; 《电力设备》2016年第12期论文;