李劍鋒

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

潘家口蓄能電廠測頻模塊故障處理

李劍鋒

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

4號機(jī)組發(fā)電運(yùn)行工況時(shí)，調(diào)速器發(fā)出報(bào)警信號，檢查發(fā)現(xiàn)為調(diào)速器測頻模塊故障，導(dǎo)致測不到轉(zhuǎn)速，調(diào)速器自動切到“電手動”模式，運(yùn)行人員申請停機(jī)。轉(zhuǎn)速信號在機(jī)組運(yùn)行中非常重要，轉(zhuǎn)速信號故障會造成機(jī)組高速加閘、機(jī)組快速門落下等危害，作者從多個(gè)角度進(jìn)行分析，通過增加測頻模塊等方法來保證機(jī)組轉(zhuǎn)速信號的正常，保證機(jī)組正常運(yùn)行。

4號機(jī)組；測頻模塊；轉(zhuǎn)速信號

1 問題簡介

潘家口蓄能電廠是國網(wǎng)新源控股有限公司直屬直管單位，位于河北唐山最北部，擁有上池3臺共計(jì)27萬kW抽水蓄能機(jī)組。設(shè)備從意大利引進(jìn)，于1992年開始建廠發(fā)電。

2016年6月4號機(jī)組發(fā)電運(yùn)行工況時(shí)，調(diào)速器發(fā)出報(bào)警信號，檢查發(fā)現(xiàn)為調(diào)速器測頻模塊故障，導(dǎo)致測不到轉(zhuǎn)速，調(diào)速器自動切到“電手動”模式，運(yùn)行人員申請停機(jī)。停機(jī)過程中，運(yùn)行操作人員監(jiān)視振擺裝置轉(zhuǎn)速將轉(zhuǎn)子頂起裝置啟動，風(fēng)閘投入，機(jī)組正常停機(jī)，同時(shí)打開快速門連片防止快速門落下。

調(diào)速器為2004～2005年意大利ABB公司的產(chǎn)品，改造為TC1703抽水蓄能調(diào)速器，由奧地利SAT VA TECH駐中國分公司組裝和調(diào)試，由國外公司提供貨源。TC1703抽水蓄能調(diào)速器是新一代微機(jī)調(diào)速器。調(diào)速器主要由：主控控制器CP6003；DI6100：開關(guān)量輸入模塊（16點(diǎn)×2）；DO6200：開關(guān)量輸出模塊（16點(diǎn)×2）；AI6300：模擬量輸入模塊（4點(diǎn)×3）；AO6380：模擬量輸出模塊（4點(diǎn)×4）；TE6420：測頻模塊（4點(diǎn)×1）；SI1010L:信號隔離器等模件組成重要控制部分。

2 工作原理說明

調(diào)速器有齒盤測速（兩路測速頭裝設(shè)在水車室）和一路殘壓測頻（取自機(jī)組PT，5YH）。測速信號接到調(diào)速器測頻模塊TE6420上，調(diào)速器根據(jù)測頻信號輸出8路轉(zhuǎn)速開關(guān)量到機(jī)組LCU，進(jìn)行機(jī)組相關(guān)邏輯判斷即：①0%機(jī)組靜止；②＜15%正常停機(jī)加風(fēng)閘；③＜30%事故停機(jī)加風(fēng)閘；④＜50%開機(jī)停轉(zhuǎn)子頂啟油泵及停機(jī)起轉(zhuǎn)子頂起油泵；⑤＞70%轉(zhuǎn)速信號正常，開機(jī)流程判斷；⑥＞90%勵(lì)磁起勵(lì)；⑦＞115%；⑧140%。115%+140%機(jī)組電氣過速跳閘。

3 存在問題

當(dāng)調(diào)速器測頻發(fā)生故障，轉(zhuǎn)速信號不能開出到LCU時(shí)，會造成以下故障：①0%機(jī)組靜止不能開出，造成機(jī)組不定態(tài)；②＜15%正常停機(jī)加風(fēng)閘不能開出，正常停機(jī)時(shí)風(fēng)閘不能投入；③＜30%事故停機(jī)加風(fēng)閘不能開出，事故停機(jī)時(shí)風(fēng)閘不能投入；④＜50%停機(jī)啟轉(zhuǎn)子頂起油泵不能開出，停機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)子頂起油泵不能啟動；⑤70%、90%開機(jī)過程中用此信號，信號消失會造成機(jī)組啟動不成功；⑥110%、140%信號不能開出，機(jī)組過速時(shí)不能實(shí)現(xiàn)電氣過速。

當(dāng)調(diào)速器測頻發(fā)生故障也會造成以下轉(zhuǎn)速信號全部輸出，即：①0%機(jī)組靜止；②＜15%正常停機(jī)加風(fēng)閘；③＜30%事故停機(jī)加風(fēng)閘；④＜50%停機(jī)啟轉(zhuǎn)子頂起油泵。會造成開機(jī)時(shí)高速加閘的情況。

4 問題分析

調(diào)速器具有齒盤測速與殘壓測頻兩種測速方式：

（1）齒盤測速使用兩個(gè)測速頭，安裝在水車室內(nèi)，通過測量齒盤的齒數(shù)（246齒）傳輸?shù)秸{(diào)速器測頻模塊（見圖1），測頻模塊通過采集方波形式進(jìn)行速度測量。兩個(gè)測速頭互為備用，實(shí)現(xiàn)了測速探頭冗余配置，增加可靠性。齒盤測速缺點(diǎn)是存在丟齒現(xiàn)象，測出的轉(zhuǎn)速有輕微擺動情況。開機(jī)并網(wǎng)前以齒盤測速為主，殘壓測頻為輔，當(dāng)一個(gè)測速頭發(fā)生故障時(shí)，調(diào)速器發(fā)出報(bào)警不會影響測速功能。

圖1 測速頭電氣接線圖

（2）殘壓測頻一路，使用機(jī)組側(cè)的電壓互感器5YH（測量PT）的A相和B相電壓（AC 100 V，50 Hz），再通過隔離變將AC 100 V、50Hz電氣量變?yōu)锳C3 V、50Hz輸入到測頻模塊（見圖2），實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量，缺點(diǎn)為，定子無剩磁，轉(zhuǎn)子未加勵(lì)磁時(shí)，不能測出頻率（轉(zhuǎn)速）。調(diào)速器開機(jī)并網(wǎng)后以殘壓測速為主，齒盤測速為輔。

調(diào)速器有兩路齒盤測速、一路殘壓測頻，3路測速信號，輸入實(shí)現(xiàn)了冗余配置，但3路測速信號都輸入到一個(gè)測頻模塊上，當(dāng)測頻模塊故障時(shí)，所有測速信號都無法測量并送到CPU進(jìn)行處理。所有測速信號都不能正常使用，測速信號在機(jī)組運(yùn)行中非常重要，測速信號的消失會造成機(jī)組不能啟動、機(jī)組運(yùn)行中跳閘、高速加閘等危險(xiǎn)。

圖2 殘壓測頻接線圖

5 問題處理

為避免此類事故再次發(fā)生，與廠家聯(lián)系再增加一塊測頻模塊與原測頻模塊并聯(lián)使用。同時(shí)將兩個(gè)測速探頭分別接入兩個(gè)模塊，殘壓測頻也分別接到兩個(gè)測頻模塊上（見圖3）保證機(jī)組測速更加可靠。當(dāng)有任意一個(gè)測頻模塊故障時(shí)，另一塊測頻模塊都可繼續(xù)工作，或一路測頻信號消失調(diào)速器會發(fā)出報(bào)警但不影響轉(zhuǎn)速信號的輸出。

圖3 增加測頻模塊接線圖

排查和處理問題要舉一反三，將8組轉(zhuǎn)速信號一一進(jìn)行分析，高速加閘將能造成設(shè)備損壞的危險(xiǎn)，為了解決機(jī)組運(yùn)行時(shí)高速加閘的情況，在機(jī)組LCU中在增加一套測頻裝置，同時(shí)輸出30%、15%的轉(zhuǎn)速開關(guān)量與調(diào)速器的轉(zhuǎn)速開關(guān)量串聯(lián)使用（見圖4），這樣當(dāng)任意一路測頻元器件或測頻模塊故障時(shí)，都會保證有備用通道可以使用。

其他轉(zhuǎn)速信號只能造成機(jī)組不能啟動或機(jī)組跳閘等。若將所有轉(zhuǎn)速信號都與監(jiān)控轉(zhuǎn)速信號并聯(lián)使用，又會增加故障點(diǎn)，不利于機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，綜合考慮只將加閘的兩個(gè)轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行了處理。

圖4 增加一套測頻裝置

6 結(jié)束語

本文對問題發(fā)現(xiàn)到問題解決進(jìn)行了詳細(xì)地分析研究，對調(diào)速器測頻信號進(jìn)行改造，同時(shí)在機(jī)組LCU上增加了一套測頻裝置，確保機(jī)組能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。頻率是電網(wǎng)的重要參數(shù)之一，調(diào)速器是控制機(jī)組頻率、保證系統(tǒng)頻率在正常范圍的主要設(shè)備，同時(shí)準(zhǔn)確的測量頻率是調(diào)速系統(tǒng)保證正常運(yùn)行和一次調(diào)頻重要的數(shù)據(jù)。希望通過本文給存在相似問題的水電廠提供一個(gè)解決頻率測量問題的方向。

[1]DIN4321水輪機(jī)調(diào)速器技術(shù)規(guī)程[Z].

[2]DL-T 792-2001水輪機(jī)調(diào)速器及油壓裝置運(yùn)行規(guī)程[S].

TV736

B

1672-5387（2017）12-0015-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.12.006

2017-11-01

李劍鋒（1978-），男，助理工程師，從事水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器檢修工作。