一起励磁系统起励过程中灭磁开关跳闸的原因分析及控制措施

一起励磁系统起励过程中灭磁开关跳闸的原因分析及控制措施

韩涌

江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司，江苏省启东市226246

摘要：励磁系统装置是发电厂重要的电气设备，其重要性不言而喻。本文通过对励磁系统起励过程中发生的一起灭磁开关跳闸的异常事件的现象进行阐述，并对之后的故障查找、原因分析的过程进行详细的介绍，提出避免类似事件再次发生的控制措施，以保障励磁系统的安全稳定运行。

关键词：励磁系统；起励；灭磁开关；跳闸；控制措施

1引言

励磁系统装置在电力系统中起着非常重要的作用，是维持发电机机端电压在给定值、合理分配并列运行机组之间的无功功率、提高电力系统稳定性的重要设备。励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器组成，励磁系统的起励和分闸命令均由调节器控制，发电机组能够正常并网的前提是励磁系统能够正常起励建立电压。

2 事件经过

某厂为4×660MW超超临界燃煤机组，励磁系统为GE公司EX2100自并励励磁系统，2020年06月24日4号机组进行起励操作，运行人员在DCS上点击“AVR投入”操作端后，励磁系统执行起励命令，3S后DCS发出“一般励磁告警”信号，起励失败，专业人员现场检查就地励磁控制柜面板故障代码为“75、110”。“75”表示在起励期间，励磁电流不超过P.Ifladh  Min（10%～15%空载励磁电流），“110”表示通过一种不正常的流程停机，包括在达到运行状态以前就给出停止命令。检查励磁系统无明显异常，复归励磁控制器告警信息后再次起励成功，机组并网运行。2020年10月10日，4号机组临停后再次进行起励操作再次失败，检查故障代码仍然是“75、110”，复归告警信息后再次起励成功。

3 检查分析过程

从两次起励失败的现象和故障代码可以判定4号机组励磁系统起励回路或分闸回路存在故障,导致起励失败，为偶发性故障，否则不会再次起励成功。

3.1 起励回路介绍

EX2100自并励励磁系统起励回路由外接380V起励电源、起励变压器、整流二极管、起励接触器53A和53B的辅助接点组成，如图1所示。

图1   励磁系统起励回路原理图

起励接触器53A和53B，通过励磁系统EXSH板（高速控制接点板）的继电器接点进行控制，而继电器由EMIO板（励磁主输入、输出板）上的驱动器进行控制。在冗余控制中，三个驱动器信号激活EXHS板上的控制继电器，它们的接点经过三取二判别之后，输出一个信号电压，这个信号电压使53A和53B接触器吸合，53A和53B的常开接点将起励电源提供的直流电压电压加到发电机励磁回路上。在发电机升压的过程中，由此回路提供10%～15%的空载励磁电流，作为初始励磁电流来建立发电机机端电压。

起励命令由运行人员在DCS发出后，励磁回路灭磁开关41A合闸，随后接触器53B吸合，然后是53A吸合。53A吸合后15S内由起励电源提供的励磁电流达到允许的10%～15%的空载励磁电流（约170A），同步触发整流桥，若整流桥出发成功，则断开起励接触器53A。励磁电流将通过惯性二极管衰减，同时整流桥将通过励磁变低压侧电压建立励磁电流，在53A分开后2.5S内，通过整流桥建立励磁电流大于整定值（130A），起励控制即被整流桥成功取代，并跳开起励接触器53B，起励结束。

3.2 分闸回路介绍

灭磁开关分闸指令由DCS、盘前紧急灭磁按钮、就地或发变组保护动作后发出，信号先到ECTB板后再由底板连接到控制器，由控制器M1/M2/C的EMIO板卡三选二表决后将110V DC电源接入EHXS板卡的J10，通过J10发送到CM接触器的线圈，CM接触器常开接点控制灭磁开关的合闸线圈、常闭接点控制灭磁开关的分闸线圈。也就是说CM接触器带电，灭磁开关就合闸，反之，如果CM接触器失电，灭磁开关就分闸。

4 故障确定

利用停机的机会，专业人员对4号机励磁系统起励回路和分闸回路进行详细的检查，从外观检查各个元器件完好，无明显的劣化、损坏迹象。因故障报警代码无44：停机输入已检测到是开放，而励磁装置还不准备命令跳闸，用户跳闸命令已出现，故跳闸命令肯定不是从外部输入，排除DCS、盘前紧急灭磁按钮、就地或发变组保护动作信号误动的可能。

进行励磁系统起励试验，试验前手动吸合53A、53B接触器后测量53A接触器输入端交流电压为28V，输出端交流电压为28V，53B接触器输入端直流电压为40V，输出端直流电压为40V，用toolbox软件接入励磁控制器，强制零转速跳闸逻辑后进行起励，起励后的15S内用万用表分别测量53A接触器输入端交流电压28V，输出端交流电压28V，53B继电器输入端直流电压40V，输出端直流电压40V，母排电压36V，观察53A、53B继电器均正常吸合，但灭磁开关一合就跳，再次进行试验测量灭磁开关分、合闸接触器接点，发现灭磁开关分闸信号常闭接点一直闭合。一共进行了5次起励试验，2次灭磁开关一合就跳，3次合闸成功，初步推断励磁控制柜灭磁开关分

、合闸接触器CM常闭接点变位不稳定导致灭磁开关分闸。

拆下CM接触器进行校验，发现接触器动作后用于灭磁开关分闸回路的（21、22）常闭接点在接触器动作后不变位，仍为导通状态。更换新的经过检验的CM接触器再次进行起励试验，灭磁开关均能分合正常，不再跳开。由此判断此前4号机起励失败原因为分闸回路CM接触器常闭接点故障所致。

5控制措施

5.1  严格按照《DL/T 995-2016继电保护和电网安全自动装置检验规程》和《DL/T 843大型汽轮发电机励磁系统技术条件》以及二十五项反措中的相关规定，定期对励磁系统装置、回路中的元器件、风扇、二次回路电缆绝缘等进行检查、试验和更换，以保证励磁系统的稳定运行。

5.2 发现装置存在异常时，及时进行故障原因查找、处理，尽快排除故障。

6 结束语

励磁系统装置是发电厂的重要设备，做好励磁系统设备的日常维护和检修工作极其重要。特别是对于进口励磁系统来说，控制逻辑、原理和回路均较为复杂，专业人员应该进行深入的学习和研究，掌握其原理，并按照国标、行标和反措的相关标准、要求进行日常维护和检修工作，保障励磁系统的安全稳定运行。

[1]竺士章.发电机励磁系统试验.北京；中国电力出版社，2005。

[2] 邓万亮.EX2100励磁系统起励失败原因分析.电气工程与自动化，2017（24）：22-23。

[3] 樊强.EX2100励磁调节器典型故障处理.科技创新与应用，2013（31）:151。

作者简介：

韩涌（出生年月：1981年10月），女，湖北天门人，大学本科，正高级工程师，研究方向：电力系统及其自动化、电测仪表。