勵(lì)磁整流柜熔斷器頻繁熔斷故障的分析處理

秦 勇，周依芬

（國(guó)電浙江北侖第一發(fā)電有限公司，浙江 寧波 315800）

某機(jī)組可控硅整流裝置的熔斷器經(jīng)常熔斷，威脅機(jī)組的安全運(yùn)行，熔斷器無(wú)確切的使用壽命周期，正常運(yùn)行中發(fā)生熔斷的事件并不多見(jiàn)，需認(rèn)真加以分析找出這一故障的原因。

1 熔斷器熔斷故障

1.1 回路簡(jiǎn)介

勵(lì)磁系統(tǒng)采用自并勵(lì)靜止勵(lì)磁方式?？煽毓枵骰芈凡捎萌嗳蚴秸鳎?個(gè)臂組成。每個(gè)臂由7只可控硅并聯(lián)，在7條并聯(lián)支路中若1條支路由于故障退出運(yùn)行，仍能滿足強(qiáng)勵(lì)的要求。某機(jī)組可控硅整流回路見(jiàn)圖1。

圖1中U與X臂共同組成1個(gè)元件支路（即1個(gè)可控硅整流抽屜）命名為UX-1，UX-2，…，UX-7。同理，V與Y臂，W與Z臂也共同組成元件支路。

1.2 故障情況

勵(lì)磁系統(tǒng)在2月1日至3月15日四十幾天內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)6次主熔絲異常熔斷情況：2月1日運(yùn)行中U-1，U-3，U-4，U-6主熔絲先后熔斷，其中U-4主熔絲上壓降為0 mV，判斷U-4可控硅未導(dǎo)通；U-3主熔絲壓降為124 mV，并伴有強(qiáng)烈焦味，主熔絲壓降數(shù)據(jù)大大超過(guò)其他間隔；更換主熔絲后，壓降正常。2月15日運(yùn)行中U-4主熔絲熔斷。2月28日正常運(yùn)行中檢查U臂回路發(fā)現(xiàn)均流系數(shù)比較低，更換U-2，U-5，U-7主熔絲，更換后均流情況得到改善。3月14日運(yùn)行中U-4主熔絲熔斷。3月15日運(yùn)行中U-4主熔絲再次熔斷。

圖1 可控硅整流回路

1.3 熔斷器熔斷的可能因素

（1）由于整流橋采用1相分成7個(gè)并列的結(jié)構(gòu)，電阻的不平衡使7個(gè)并列間的電流也不平衡，過(guò)電流回路的熔斷器有熔斷的可能。

（2）在雷暴、雪災(zāi)等氣象條件下，系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生對(duì)地閃絡(luò)，勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)頻繁，對(duì)勵(lì)磁回路的元件沖擊也大。

（3）如果有干擾信號(hào)加載到正常脈沖信號(hào)上，就會(huì)出現(xiàn)脈沖信號(hào)異常，導(dǎo)致可控硅異常導(dǎo)通，引起整流橋短路。

（4）勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行已近20年，勵(lì)磁柜中主要元件（如可控硅、熔斷器）老化，運(yùn)行特性發(fā)生變化也會(huì)導(dǎo)致熔斷器熔斷。

（5）可控硅整流柜冷卻不正常，也會(huì)導(dǎo)致熔斷器熔斷。

2 故障分析及處理

2.1 一次回路的檢查

針對(duì)四十幾天時(shí)間內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)6次主熔絲異常熔斷而且都發(fā)生在U臂回路中的故障情況，特別是U4回路共有4次故障，對(duì)UX-4抽屜內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)檢查測(cè)試。

（1）測(cè)試整流回路的均流系數(shù)，檢測(cè)每一支路中電流分布是否合理。規(guī)程規(guī)定：整流裝置的均流系數(shù)一般不小于0.85，實(shí)際檢測(cè)整流回路6個(gè)臂均流系數(shù)都不小于0.85。

（2）逐一檢查抽屜上航空插頭接觸情況。航空插頭接觸良好，脈沖變GT11，GT21輸入電壓正常。

（3）對(duì)熔斷器頻繁熔斷的UX-4抽屜內(nèi)各元件參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果參數(shù)正常。

（4）對(duì)換下的U-4可控硅進(jìn)行導(dǎo)通性測(cè)試，確認(rèn)可控硅性能無(wú)異。

通過(guò)上述各元件的檢查，未發(fā)現(xiàn)一次設(shè)備實(shí)質(zhì)性的缺陷。

2.2 可控硅觸發(fā)波形異常

初步測(cè)量了脈沖變?cè)哆叢ㄐ?，并?duì)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（AVR）脈沖放大器輸出脈沖進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)波形異常。檢查發(fā)現(xiàn)整流柜轉(zhuǎn)接柜內(nèi)原屏蔽線未包扎及接地。將屏蔽線接地后錄取波形，發(fā)現(xiàn)部分異常波形恢復(fù)正常，但仍然存在脈沖異常波形。

進(jìn)一步對(duì)同步電壓、各相可控硅觸發(fā)脈沖、勵(lì)磁電壓等波形進(jìn)行檢查，驗(yàn)證了通道A或通道B運(yùn)行時(shí)均存在觸發(fā)脈沖導(dǎo)前情況。減少機(jī)組無(wú)功功率（從150 Mvar減少到60 Mvar，勵(lì)磁電流從3 600 A減少到2 950 A），上述現(xiàn)象依然存在，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到的X相異常波形及東芝公司提供的正常脈沖波形見(jiàn)圖2，圖3。初步分析脈沖異常由同步電壓濾波電路或移相觸發(fā)板（PHC）元件特性發(fā)生變化引起。

圖2 第二行脈沖（X相）出現(xiàn)導(dǎo)前異常脈沖

圖3 正常觸發(fā)脈沖序列

PHC根據(jù)同步信號(hào)及AVR出力情況形成不同α角度的脈沖，經(jīng)脈沖放大器PLA放大后輸出。PHC形成6相脈沖，每相間隔60°，A通道與B通道各有1塊PHC及相應(yīng)的PLA，脈沖輸出信號(hào)經(jīng)信號(hào)連接線引至可控硅整流器柜后并接在一起。正常情況下，通過(guò)PHC內(nèi)通道選擇繼電器RY1切換，非運(yùn)行通道PHC脈沖輸出三極管截止，不輸出脈沖，脈沖放大器也無(wú)脈沖輸出。運(yùn)行通道的輸出脈沖引入可控硅元件觸發(fā)脈沖變壓器，控制可控硅元件導(dǎo)通。

利用機(jī)組消缺機(jī)會(huì)，將A通道PHC更換成備品后，在A通道運(yùn)行中錄取的脈沖波形完全正常，切換至B通道運(yùn)行，錄取各脈沖波形也完全正常。為什么以前錄取的波形中通道A或B運(yùn)行時(shí)都有X相導(dǎo)前脈沖存在呢？

分析認(rèn)為：雖然故障消除前A通道的PHC通道選擇繼電器RY1正確動(dòng)作，但由于X相元件損壞，導(dǎo)致X相輸出三極管異常并不受控導(dǎo)通，這樣，在B通道運(yùn)行時(shí)，A通道PHC X相脈沖仍有輸出，并與B通道X相輸出脈沖疊加，因此見(jiàn)到A或B通道運(yùn)行時(shí)均有X相導(dǎo)前脈沖的存在。

更換A通道PHC前，曾錄制了勵(lì)磁電壓波形，發(fā)現(xiàn)無(wú)論A或B通道運(yùn)行波形都不正常。更換A通道PHC后，勵(lì)磁電壓波形已恢復(fù)了每個(gè)周期6個(gè)波，更換前后勵(lì)磁電壓波形見(jiàn)圖4。

3 結(jié)語(yǔ)

某機(jī)組勵(lì)磁整流柜熔斷器（額定電流1 200 A）在45天內(nèi)熔斷更換7個(gè)，勵(lì)磁整流柜的缺陷嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行，主要原因是由于A通道PHC損壞，導(dǎo)致X相出現(xiàn)導(dǎo)前多脈沖信號(hào)。U相可控硅正常導(dǎo)通過(guò)程中，X相可控硅發(fā)生誤導(dǎo)通，使整流橋短路，導(dǎo)致過(guò)電流出現(xiàn)，熔斷器熔斷。更換A通道PHC后，勵(lì)磁整流柜熔斷器再也沒(méi)有熔斷過(guò)，勵(lì)磁系統(tǒng)恢復(fù)平穩(wěn)運(yùn)行。

圖4 PHC更換前后勵(lì)磁電壓波形

[1]張榮光，賀賢安，肖鴻杰，等.浙江北侖發(fā)電廠Ⅰ期600 MW鍋爐汽輪發(fā)電機(jī)組電氣分冊(cè)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，1998.