張聰泰，王亞東，李 川，曹 強，趙洪山

（酒泉鋼鐵集團公司宏晟電熱公司，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

引言

某電廠擁有350 MW 大型超臨界燃煤空冷發(fā)電機組4 臺，總裝機容量1 400 MW，發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)采用瑞士ABB 公司生產(chǎn)的UNITROL6800 型機端自并勵靜止勵磁系統(tǒng)，配置3 套整流系統(tǒng)，3 套同時運行，1 套備用。該廠#2 機組出現(xiàn)過因單套整流橋控制接口板（型號CCI PC D231 B,以下簡稱CCI）電源模塊故障，導(dǎo)致機組跳閘的事故案例，在全國并不多見，將檢查情況、原因分析及處理方法進行總結(jié)。

1 故障現(xiàn)象

2019 年9 月23 日#2 機組帶310 MW 負荷 運行，05:43#2機組DCS監(jiān)控畫面電氣光字牌發(fā)“勵磁系統(tǒng)故障報警”，發(fā)變組保護C 柜非電量保護裝置“勵磁系統(tǒng)故障”動作出口，滅磁開關(guān)跳閘、發(fā)電機出口3302 斷路器跳閘、#2 汽輪機主汽門關(guān)閉，廠用電源切換至啟備變。運行人員在勵磁調(diào)節(jié)器就地ECT界面查看動作記錄：05:43:03.341 CCI1 失電報警，05:43:04.387 CCI1 失電報警自動復(fù)歸（失電46 ms）；05:43:05.897 CCI1失電報警，05:43:06.910 CCI1失電報警自動復(fù)歸（失電13 ms）；05:43:07.395 CCI1 失電報警并退出運行，05:43:07.399 CCI2 失電并退出運行，05:43:07.399 CCI3失電并退出運行，05:43:08.417 CCI2、CCI3失電報警復(fù)歸。

2 現(xiàn)場檢查及處理情況

繼電保護維護人員到達現(xiàn)場后，檢查發(fā)變組保護動作正確，檢查勵磁調(diào)節(jié)器發(fā)現(xiàn)3 面整流橋控制板（CCP）LED 燈光報警（紅色常亮），面板顯示“FAULT20001”代碼；電源分配器Q802、Q812(將24 V直流電源分配給CCI1、CCI2、CCI3）。第一路輸出均發(fā)報警（紅色燈亮），手動復(fù)歸無效，測量輸出電壓為0 V，測量CCI1 電源輸入端子阻值為0 Ω。電源配置見圖1。將CCI1 拆除更換備件后，電源分配器Q802、Q812報警復(fù)歸。對CCI1進行解體檢查，板件無明顯損壞痕跡，電源驅(qū)動模塊有明顯焦糊味。見圖2。由于現(xiàn)場無專用檢測工具，隨后將板件寄回ABB 中國有限公司技術(shù)部進行檢測，確認該電源驅(qū)動模塊存在故障無法修復(fù)。

圖1 電源配置圖

圖2 CCI1故障點

根據(jù)電源模塊(輸入：100～240 VAC/50～60 Hz,輸出：24 V DC/10 A)短路過載動作特性曲線（圖3）,分別對電源模塊G80、G81 進行特性試驗，試驗結(jié)果（表1）與短路過載動作特性曲線相符（負載電流超過15 A時，輸出電壓閉鎖），滿足使用要求。

表1 電源模塊短路過載動作特性試驗數(shù)據(jù)

圖3 電源模塊短路過載動作特性曲線

根據(jù)電源分配器電流特性曲線（圖4）,分別對電源分配器Q802、Q812進行過流動作特性試驗，試驗結(jié)果（表2）與電流特性曲線相符，滿足使用要求。

圖4 電源分配器電流特性曲線

表2 電源分配器過流動作特性試驗數(shù)據(jù)

3 原因分析

通過對現(xiàn)場磁調(diào)節(jié)器報警事件記錄及電源模塊、電源分配器的試驗結(jié)果綜合分析，造成此次機組跳閘主要有以下原因[1-2]。

勵磁調(diào)節(jié)器CCI1共發(fā)生三次電源故障報警，第一、第二次CCI1 板件電源輕微故障，故障電流較小且故障時間短，電源分配器未動作斷開CCI1板件電源，且未造成電源模塊輸出電壓閉鎖，因此沒有影響機組安全運行。

隨著CCI1 板件電源劣化，第三次CCI1 板件電源故障電流較大，且故障瞬間電源分配器Q802 OUT1、Q812 OUT1 均未及時斷開，使電源模塊Q80與Q81 電壓輸出全部閉鎖，造成三套CCI 板件同時失電后，#1、#2、#3 整流橋全部退出運行，勵磁調(diào)節(jié)器判斷為勵磁系統(tǒng)故障，發(fā)變組保護接收到勵磁系統(tǒng)故障信號后保護動作，機組跳閘。

查閱電源布局設(shè)計及實際配置，勵磁調(diào)節(jié)器整流柜控制電源配置存在缺陷，單套CCI 板件供電回路嚴重故障時，無法保證在上級電源模塊電壓輸出閉鎖前，可靠迅速切除故障電源供電回路。從而導(dǎo)致事故擴大，造成勵磁系統(tǒng)故障，機組跳閘。

另外，此次事故暴露出管理技術(shù)人員對重要設(shè)備的運行可靠性評價工作開展不力，對進口設(shè)備的可靠性過于依賴，對設(shè)備存在的潛在風險辨識不足，未能發(fā)現(xiàn)電源設(shè)計布局不合理的缺陷，是此次事故的管理原因。

4 防范措施

針對以上原因分析，對CCI 板件電源布局進行了優(yōu)化（見圖5），使電源模塊G80、G81 在原設(shè)計的基礎(chǔ)上增加至6 塊，電源分配器Q802、Q812 增加至6 塊，構(gòu)成電源模塊與電源分配器之間一拖一完全獨立的布局,使其分別給3 塊CCI 提供雙電源，保證每個CCI板件兩路電源完全獨立。在發(fā)生類似故障時，能夠做到三套CCI板件電源互不影響，從而保證勵磁調(diào)節(jié)器穩(wěn)定運行，避免發(fā)電機組因勵磁系統(tǒng)單套CCI板件故障導(dǎo)致機組停機的事故發(fā)生。

圖5 優(yōu)化后電源配置圖

5 結(jié)語

對勵磁調(diào)節(jié)器電源進行優(yōu)化改造完成后，避免了在運行過程中發(fā)生單套CCI板件故障造成電源模塊輸出電壓閉鎖，引起其他2 套CCI 板件全部退出運行，導(dǎo)致機組跳閘事故的發(fā)生；同時給維護人員提供足夠時間檢查處理單套CCI 板件故障，盡快恢復(fù)機組正常運行。此次改造提高了機組勵磁系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性，從而保證機組運行更加安全、可靠、經(jīng)濟。