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發(fā)電機(jī)出口開關(guān)控制回路的一種故障及其處理劉軍，潘俊生，鄒水華(廣東省電力試驗(yàn)研究所，廣東廣州510600)摘要：云浮發(fā)電廠1號(hào)發(fā)電機(jī)出口開關(guān)控制回路出現(xiàn)一種的故障現(xiàn)象，自動(dòng)準(zhǔn)同期合閘有時(shí)失敗且合閘失敗時(shí)在某些繼電器接點(diǎn)上產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧。為此，對(duì)故障原因進(jìn)行了分析，根據(jù)設(shè)計(jì)原理和邏輯分析，通過模擬試驗(yàn)和電壓錄波測(cè)量，查找出故障原因是計(jì)算機(jī)分散控制系統(tǒng)(DCS)邏輯設(shè)置不合理，造成DCS與傳統(tǒng)的電氣控制回路不配合。后提出了整改措施：加裝防跳繼電器增強(qiáng)斷路器的防跳躍功能，在DCS手動(dòng)跳閘邏輯出口中引入發(fā)電機(jī)同期開關(guān)退出的條件。
關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；分散控制系統(tǒng)；電氣控制回路；合閘；分閘；同期廣東省云浮發(fā)電廠1號(hào)發(fā)電機(jī)組為國產(chǎn)125MW發(fā)電機(jī)組，其控制系統(tǒng)采用了川儀ˉ哈特邁布朗公司的CONTRONIC-S型計(jì)算機(jī)分散控制系統(tǒng)(DCS)，發(fā)電機(jī)出口開關(guān)是SN4型少油斷路器，為沈陽高壓開關(guān)廠20世紀(jì)80年代的產(chǎn)品，自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置采用較為常見的許繼電氣公司生產(chǎn)的ZZQ-5型自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置。
云浮發(fā)電廠1號(hào)發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)在進(jìn)行DCS改造時(shí)，將發(fā)電機(jī)出口開關(guān)的電氣控制系統(tǒng)納入了DCS中，原有的電氣控制部分僅保留同期檢查繼電器KY和ZZQ-5型自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置等?；芈吩韴D如圖1所示。1故障現(xiàn)象
在發(fā)電機(jī)同期回路檢查試驗(yàn)過程中，利用手動(dòng)同期合閘，發(fā)電機(jī)開關(guān)每次均能正確合閘。而在進(jìn)行自動(dòng)準(zhǔn)同期合閘試驗(yàn)時(shí)，卻有時(shí)成功有時(shí)失敗，而且在合閘失敗時(shí)，會(huì)在合閘回路的合閘繼電器的合閘接點(diǎn)KCL或KY接點(diǎn)打開時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，燒毀繼電器接點(diǎn)。KY—同期檢查繼電器；KMC—手動(dòng)合閘繼電器；KMO—監(jiān)視繼電器；KM—接觸器；KCL—合閘繼電器接點(diǎn)；Y2—跳閘線圈；QF1—斷路器；QA—自動(dòng)開關(guān)；SSM—解除手動(dòng)準(zhǔn)同期開關(guān)；SB1—合閘按鈕開關(guān)；Q—滅磁開關(guān)；SB2，SB3—緊急跳閘按鈕開關(guān)；XB1—連接片；1FSYNOK—發(fā)電機(jī)同期開關(guān)SSA2和SSM等的DCS控制開關(guān)；801CB1RD—發(fā)電機(jī)開關(guān)手動(dòng)合閘的DCS控制開關(guān)；1FSYNDTK6—發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期DCS控制開關(guān)；801CB1TD—發(fā)電機(jī)手動(dòng)跳閘的DCS控制開關(guān)
2故障分析
我們對(duì)發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期回路進(jìn)行了詳細(xì)的檢查，確認(rèn)該回路符合設(shè)計(jì)原理，并無寄生回路。
根據(jù)設(shè)計(jì)原理和邏輯分析，由于發(fā)電機(jī)開關(guān)在用DCS手動(dòng)操作合閘時(shí)每次均能正確合閘，故初步認(rèn)為控制回路中的跳閘回路應(yīng)無明顯的跳閘脈沖。由于發(fā)電機(jī)開關(guān)是20世紀(jì)80年代的產(chǎn)品，且操作行程較長(zhǎng)，造成合閘時(shí)間達(dá)到670ms，故判斷有可能是KY和KCL接通時(shí)間配合不好，造成所發(fā)合閘脈沖較短，不能滿足斷路器合閘要求，而且合閘接觸器KM的線圈直流電阻約為1800Ω，這相當(dāng)于一個(gè)大電感，當(dāng)合閘失敗后，KY或KCL打開時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的反電勢(shì)，造成繼電器接點(diǎn)拉弧。因此，我們?cè)贙M的線圈上并入了由反向二管與電阻組成的消弧裝置，用以消除繼電器接點(diǎn)拉弧現(xiàn)象，并再次模擬自動(dòng)準(zhǔn)同期合閘試驗(yàn)，分別對(duì)KY的接點(diǎn)、KCL以及KM的線圈的電壓進(jìn)行錄波測(cè)量。
由所錄得的波形結(jié)果分析，KY的接點(diǎn)接通時(shí)間約為2.5s，KCL的接通時(shí)間約為1.0s，均能滿足斷路器合閘需要，KM線圈的電壓也達(dá)到了直流220V全電壓，并且在合閘失敗的過程中并無非常大的反電勢(shì)產(chǎn)生，但KCL仍存在拉弧現(xiàn)象。從錄波圖中發(fā)現(xiàn)，在斷路器合閘失敗過程中，當(dāng)KCL打開并產(chǎn)生拉弧時(shí)，在該接點(diǎn)斷口處竟錄得約500V的瞬時(shí)電壓，這就讓我們對(duì)該電壓是如何形成的產(chǎn)生疑問。
從圖1分析，既然KM處無大的反電勢(shì)，且無其他寄生回路，那么KCL斷口處的瞬時(shí)電壓就有可能與斷路器跳閘線圈Y2的回路有關(guān)，故我們?cè)俅芜M(jìn)行模擬試驗(yàn)，并對(duì)Y2的線圈電壓進(jìn)行錄波觀察。當(dāng)斷路器合閘失敗時(shí)，在Y2的線圈上果然出現(xiàn)了直流220V的瞬時(shí)電壓。從圖1分析，當(dāng)斷路器合閘時(shí)，斷路器跳閘線圈收到了跳閘脈沖，斷路器動(dòng)作。跳閘線圈動(dòng)作后，Y2的機(jī)械防跳常開接點(diǎn)閉合，常閉接點(diǎn)打開，而Y2的線圈直流電阻僅為50Ω，這就造成回路有4.4A的電流，當(dāng)KCL或KY接點(diǎn)斷開時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，燒毀繼電器接點(diǎn)。
為查明跳閘脈沖是從何支路串入的，而且為什么在手動(dòng)合閘時(shí)沒有出現(xiàn)，而在自動(dòng)準(zhǔn)同期合閘時(shí)才會(huì)偶爾出現(xiàn)的原因，我們?cè)诳刂苹芈分械?個(gè)跳閘支路中分別串入5個(gè)10Ω的電阻進(jìn)行錄波監(jiān)視。從錄波結(jié)果可見，該跳閘信號(hào)是由DCS控制的手動(dòng)跳閘回路中發(fā)出的約800ms的脈沖信號(hào)，故認(rèn)為該跳閘信號(hào)與DCS的控制邏輯有關(guān)。因此對(duì)DCS控制邏輯進(jìn)行了詳細(xì)的分析，發(fā)現(xiàn)DCS的控制邏輯與電氣自動(dòng)準(zhǔn)同期合閘在配合上存在較大的問題。當(dāng)DCS控制手動(dòng)斷路器跳閘后，斷路器跳閘的反饋信號(hào)送至DCS作為狀態(tài)確認(rèn)信號(hào)，若CPU主機(jī)未經(jīng)確認(rèn)就清零復(fù)位，當(dāng)斷路器不經(jīng)DCS控制而合閘時(shí)，DCS控制邏輯則判斷為斷路器被誤合，將發(fā)出跳閘脈沖，斷路器動(dòng)作。由此可見，自動(dòng)準(zhǔn)同期合閘失敗的原因是DCS控制邏輯設(shè)置不合理。
3整改措施
為發(fā)電機(jī)開關(guān)能夠順利完成自動(dòng)準(zhǔn)同期合閘，避免由于其他原因造成合閘失敗而損壞繼電器，我們采取了以下整改措施：
a)發(fā)電機(jī)開關(guān)控制回路中的防跳躍功能是采用斷路器跳閘線圈的機(jī)械接點(diǎn)，這不符合設(shè)計(jì)規(guī)程的要求，而且容易損壞繼電器。因此取消了Y2的機(jī)械接點(diǎn)，采用加裝防跳繼電器KCF的方式來增強(qiáng)該斷路器的防跳躍功能。
b)為發(fā)電機(jī)在進(jìn)行自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)合閘時(shí)不受其他方面的影響，將DCS的控制邏輯進(jìn)行了修改，在DCS手動(dòng)跳閘邏輯出口中引入發(fā)電機(jī)同期開關(guān)退出的條件，即在進(jìn)行發(fā)電機(jī)同期并網(wǎng)時(shí)閉鎖手動(dòng)跳閘出口，但其他保護(hù)跳閘出口均保留原邏輯。采用以上整改措施后，我們進(jìn)行了多次試驗(yàn)，發(fā)電機(jī)開關(guān)自動(dòng)準(zhǔn)同期合閘正確，發(fā)電機(jī)開關(guān)的防跳躍功能良好，而且保護(hù)均能正確跳閘。
4結(jié)束語
隨著發(fā)電廠自動(dòng)化控制水平的不斷提高，計(jì)算機(jī)DCS的應(yīng)用越來越廣泛，而且在應(yīng)用中每一個(gè)細(xì)微的環(huán)節(jié)都是至關(guān)重要的，稍微一點(diǎn)疏忽都可能引發(fā)一系列的問題，因此，要求電氣與熱工自動(dòng)控制等的配合要更為密切，要加強(qiáng)技術(shù)交流，以防止類似故障出現(xiàn)。廣東電力