1.5M W三相電流不平衡故障分析

黃廣義

（新疆金風(fēng)科技股份有限公司，北京100000）

1 機(jī)組信息

機(jī)組配置：87/1500kW 自主變流 VENSYS變槳 高瀾水冷

故障時(shí)間：2014年2月4日

故障機(jī)位：FD2-41

故障風(fēng)速：9.29 m/s

環(huán)境溫度：3.5℃

2 故障現(xiàn)象描述

2014年2月4日遼寧北票中電投臺(tái)吉營(yíng)項(xiàng)目41號(hào)機(jī)組出現(xiàn)三相電流不平衡故障?，F(xiàn)場(chǎng)人員到達(dá)機(jī)位后發(fā)現(xiàn)故障燈亮起，檢查線路主回路未發(fā)現(xiàn)異常，電流互感器外觀完好，復(fù)位后機(jī)組故障消除，機(jī)組可正常運(yùn)行，但是觀察三相電流發(fā)現(xiàn)B相電流值始終比A相和C相小20%左右，當(dāng)功率達(dá)到1500kW以后機(jī)組報(bào)出故障。故障F文件如下圖1所示。

圖1 F文件截圖

3 故障原因分析

通過(guò)查閱資料可知，三相電流不平衡故障解釋為：三相電流之間差值的絕對(duì)值的最大值大于有功功率乘以系數(shù)0.05后加上系數(shù)150的和，持續(xù)1秒鐘，風(fēng)機(jī)報(bào)此故障。執(zhí)行快速停機(jī)過(guò)程，可以自動(dòng)復(fù)位。

由此可以看出機(jī)組故障確實(shí)存在電流不平衡，那么就要對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行如下分析：①通過(guò)面板和故障文件分析具體哪一相電流造成故障報(bào)出。②結(jié)合變流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)一步判斷該相電流出現(xiàn)偏差來(lái)源，是測(cè)量回路出現(xiàn)問(wèn)題，還是該相電流本身偏低。③如果是測(cè)量回路出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致電流偏低，需要再進(jìn)一步判斷是器件問(wèn)題，還是此回路接線問(wèn)題。④如果是三相電流本身確實(shí)存在偏低現(xiàn)象，再進(jìn)一步判斷是變流器系統(tǒng)內(nèi)部問(wèn)題，還是變流系統(tǒng)之外問(wèn)題。

基于以上想法，出現(xiàn)該故障原因主要有：①網(wǎng)側(cè)動(dòng)力電纜出現(xiàn)虛接或短路。如果網(wǎng)側(cè)動(dòng)力電纜出現(xiàn)虛接或短路直接造成該相電流偏大，同時(shí)還可能出現(xiàn)打火現(xiàn)象。虛接或短路問(wèn)題可直接通過(guò)觀察即可排除。②變流器內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題。如果變流器內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題，在逆變過(guò)程中可能會(huì)造成某項(xiàng)逆變失敗，電流偏低現(xiàn)象。判斷變流器是否有問(wèn)題可以利用變流器軟件對(duì)變流器出口電流進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，觀察其是否出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象。③檢測(cè)回路線路出現(xiàn)虛接或短路。電流檢測(cè)回路主要如下圖2所示，具體為從電流互感器開(kāi)始連接到變流柜內(nèi)1×4端子排，再經(jīng)過(guò)一條4×1.5的7米電纜從變流柜連接到主控柜內(nèi)，進(jìn)入端子排×16.1后再進(jìn)入電能表。因此通過(guò)檢測(cè)該段線路和測(cè)量通斷即可判斷問(wèn)題所在。④電流互感器。電流互感器原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理的，由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測(cè)量的電流的線路中，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時(shí)，它的二次回路始終是閉合的，因此測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。因此，電流互感器一二次線圈出現(xiàn)問(wèn)題有可能造成測(cè)量值不正常。檢查電流互感器是否損壞通常可以通過(guò)測(cè)量二次回路的內(nèi)阻或者調(diào)換方法。⑤檢測(cè)元件PAC3200出現(xiàn)問(wèn)題。

圖2 電流檢測(cè)回路圖

4 故障處理過(guò)程

于是，現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)41#機(jī)組進(jìn)行一一排查，具體過(guò)程如下。

首先，通過(guò)故障B文件對(duì)三相電流作圖如下圖3所示，可以看出三相電流發(fā)現(xiàn)B相電流始終比其他兩相偏小，功率越高偏差值越大。初步判斷為B相電流應(yīng)該為故障線路。

為了進(jìn)一步確定B相電流出現(xiàn)偏差是測(cè)量回路出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致，還是該相電流本身偏低導(dǎo)致故障報(bào)出，可以通過(guò)金風(fēng)自主變流就地監(jiān)控軟件對(duì)變流器網(wǎng)側(cè)單元出口電流進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)如圖4所示。

結(jié)合上圖可以發(fā)現(xiàn)ABC三相電流值相差無(wú)幾，均在正常范圍內(nèi)波動(dòng)。因此，可以判斷該故障是由于電流檢測(cè)回路出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致的。

圖3 三相電流波形圖

圖4 電流監(jiān)測(cè)截圖

然后，現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)檢測(cè)回路進(jìn)行一一排查，當(dāng)排查到變流柜到主控柜連接電纜時(shí)發(fā)現(xiàn)兩端接口處都出現(xiàn)了明顯的老化現(xiàn)象，如圖5所示。面對(duì)該現(xiàn)象現(xiàn)場(chǎng)人員分析可能是由于電纜老化造成電纜出現(xiàn)內(nèi)阻增大可能，導(dǎo)致電流互感器傳送信號(hào)衰減，進(jìn)而造成三相電流出現(xiàn)偏差[1]。于是對(duì)連接電纜進(jìn)行了更換，但是更換完畢后電流偏差仍然存在，故障仍未徹底消除。

最后，對(duì)B相和C相電流互感器進(jìn)行了調(diào)換，發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象轉(zhuǎn)移，因此可以最終判定為電流互感器出現(xiàn)損壞造成此故障，更換后機(jī)組恢復(fù)正常。

圖5 損壞照片

5 結(jié)語(yǔ)

此次故障最終是由于電流互感器損壞，導(dǎo)致三相電流檢測(cè)出現(xiàn)偏差，進(jìn)而導(dǎo)致故障發(fā)生。由于機(jī)組電流互感器拆卸極其煩瑣，并且動(dòng)力電纜上下又無(wú)法使用鉗形電流表，所以只能通過(guò)由簡(jiǎn)到繁的排除法對(duì)其進(jìn)行一一排查，最終找出故障點(diǎn)。同時(shí)，在處理故障過(guò)程中要充分利用手中的便利條件進(jìn)一步分析，如本文中利用變流軟件確認(rèn)變流器輸出電流正常。此外，這種思路同樣可以延伸到電壓互感器方面問(wèn)題以及變壓器問(wèn)題等等。經(jīng)過(guò)這次故障的處理對(duì)機(jī)組故障分析有了很大的進(jìn)步。