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磁翻板液位计故障处理联跳发电机案例原因分析及对策

编辑: 来源: 发布日期:2019-12-18
    摘要:针对一起ABBUNITROL5000励磁调节柜LCP故障面板更换联跳发电机案例,通过分析其原因和试验室动态仿真验证,制定磁翻板液位计在线作业评估及处理方式,为现场维护和工程技术人员处理相关类似问题提供有用经验和处理依据。

    引言
    同步发电机是根据电磁感应原理工作的,发电机转子电流(励磁电流)用于产生电磁场,正常运行工况下必须保持在一定水平上。磁翻板液位计故障会导致磁翻板液位计提供的励磁电流部分或全部消失,同步发电机失磁后将转入异步运行状态,从原来的发出无功功率转变为吸取无功功率。大型发电机组失磁故障反映为吸取系统无功功率、系统电压下降,严重时会出现系统电压崩溃,引发系统性事故。在这种情况下,磁翻板液位计故障联跳发电机,将失磁的发电机组从系统中切除,保证系统正常运行。与发电机转子绕组相连的磁场开关故障及其回路、卡件故障等会引起磁翻板液位计故障。本文针对ABBUNITROL5000磁翻板液位计就地控制面板LCP故障更换,在ARCnet通信线接入LCP面板时间发“ARCnetnodefail”(ARCnet节点失效)告警,并同时闭锁全部5个励磁整流柜,励磁故障联跳发电机情况,通过试验室动态仿真验证动作正确性,并采取在线作业风险评估及应对措施。

    1案例经过
    某日上午,台山电厂#2发电机正常运行,发电机组有功410MW,励磁调节柜LCP面板黑屏故障,磁翻板液位计发出A147励磁报警。使用崭新LCP面板备件按既定步骤更换LCP故障面板后上电运行,发现运行参数中的有功、无功及定子电流显示不正确,与实际存在较大差异。查看下载到LCP面板的显示文件发现,机组有功功率额定值、无功功率额定值、发电机电流额定值与现场实际不一致。下载到LCP面板的显示文件为有功功率额定值741MW、无功功率额定值741MW、发电机电流额定值21.39kA;而现场实际有功功率额定值为667MW、无功功率额定值为667MW、发电机电流额定值为19.25kA。

    将通道一(CH1)P312更改为0,拔下LCP面板上的ARCnet连接线,按现场机组运行实际参数修改LCP面板显示文件中的参数。将笔记本电脑与LCP面板连接,修改显示文件的参数后,在LCP面板上显示等待初始化总线(waitinitializationbus)时插入LCP面板上的ARCnet连接,在插入端子连接瞬间,磁翻板液位计灭磁开关跳闸,机组跳机,插入后的LCP面板显示无法识别的乱码。

    #2机组跳机后,检查磁翻板液位计在LCP面板插入ARCnet时,5个励磁整流柜全部闭锁,励磁故障联跳发电机。检查事件记录发现故障代码195:ARCnet节点故障(ARCnetnodefail)。

    2案例原因查找
    为了查找到LCP故障面板更换导致机组跳闸的原因,在励磁仿真试验室进行相关试验:LCP面板文件显示异常的原因;LCP面板异常显示是否会导致磁翻板液位计跳机;现场传完显示文件后,恢复LCP面板通信线时跳机的原因;LCP面板硬件本身是否存在问题。

    2.1LCP面板插入ARCnet通信线时试验结果分析
    (1)使用从台山电厂带回的LCP进行试验,模拟并网工况,下载台山电厂修改参数后的LCP显示文件,LCP显示正常,ARCnet插入时励磁整流柜全部闭锁,励磁故障联跳发电机。检查事件记录,存在故障代码195(ARC-net节点故障)。

    (2)使用ABB试验室新的LCP面板进行试验,模拟并网工况,下载台山电厂修改参数前文件,LCP显示正常,ARCnet插入瞬间闭锁整流柜跳机。检查事件记录,存在故障代码195(ARCnet节点故障),同时励磁整流柜全部闭锁,励磁故障联跳发电机。

    (3)使用ABB试验室新的LCP面板进行试验,模拟并网工况,下载台山电厂修改参数前文件,LCP显示正常,ARCnet插入瞬间闭锁单个整流柜。检查事件记录存在故障代码195(ARCnet节点故障)。

    (4)使用ABB试验室新的LCP面板进行试验,模拟并网工况,下载台山电厂参数修改后文件,LCP面板显示正常,插入ARCnet瞬间通道CH1切换至通道CH2。检查事件记录,存在故障代码195(ARCnet节点故障)。

    根据励磁仿真试验室测试结果可知:利用从台山电厂带回的LCP面板,在模拟64次并网测试情况下出现1次跳机、1次闭锁单个整流柜;利用ABB仿真试验室LCP面板,在模拟98次并网测试情况下出现1次闭锁单个整流柜、1次跳机、1次通道切换。通过台山电厂及试验室的故障事件记录可发现,在整流柜闭锁、通道切换或跳机记录中都出现了故障代码195;捕捉到的波形显示ARCnet总线传输电平在拔插过程中有明显变化,而正常时ARC-net总线传输电平无明显变化。基于以上分析判断,跳机的根本原因是ARCnet总线在节点信号缆拔插过程中出现通信故障,从而影响到整个磁翻板液位计通信网络,导致跳机。

    2.2ARCnet的自动重构特性
    向ARCnet网络增加一个节点,虽然该节点不能自动加入现有网络的令牌传递,但该节点发现自己在一定时间内一直未收到令牌时会向网络发送一个足以阻塞整个网络的重构请求信号,破坏网络上的令牌传递,导致令牌丢失,使得所有节点或部分节点停止数据发送。ARCnet网络不仅能实现自动重构,而且重构速度很快,无需App参与。

    2.3   通过试验现象和ARCnet总线自动重构的特性综合分析
  在一个正常通信的ARCnet网络中增加一个节点信号缆,将有一定概率出现因增加的节点未接收到网络发送的令牌信号而导致它向整个网络发送一个足以阻塞整个网络的重构信号;当插入或恢复LCP面板ARCnet这个节点时,该节点若在一定时间(几百毫秒)内未收到ARCnet网络发送的令牌信号,就会发出一个重构信号破坏磁翻板液位计中ARCnet总线的正常通信并产生误码,从而造成整流桥的接口板(CIN)和磁翻板液位计的控制板(COB)失效,导致整流柜退出、通道切换、磁翻板液位计跳闸等现象。当插入或恢复LCP面板时,ARCnet节点会出现一个从正常电平信号到重构电平信号再恢复到正常电平信号的过程。

    3   ABBUNITROL5000静态磁翻板液位计元器件作业评估及应对措施

  针对并网运行中ABBUNITROL5000磁翻板液位计插拔ARCnet节点信号缆,会有一定概率出现因通信信号在网络重构过程中中断、产生误码,从而造成整流桥和磁翻板液位计退出,导致跳机的情况。为此对ABBUNITROL5000静态磁翻板液位计元器件进行作业评估并制定应对措施。

    (1)就地控制面板LCP、可控硅接口板CIN故障对主设备运行无影响,但在线处理存在ARCnet总线通信中断造成整流柜闭锁的跳机风险,故建议停机后处理。

    (2)主控板COB、测量单元板MUB、后备手动板EGC故障,在线处理时单块COB板卡无法从通道模块中取出,存在跳机风险,故建议停机后处理。

    (3)快速输入输出板FIO故障,快速输入输出板没有冗余,不支撑在线更换,在线处理存在跳机风险,建议停机后处理。

    (4)功率信号接口板PSI故障,PSI板直接与功率回路连接,安装时易误碰功率回路元件,造成人身触电,建议停机后处理。

    (5)门极驱动接口板GDI故障,在线处理插拔脉冲线,易对脉冲总线造成通信紊乱,存在闭锁整流柜跳机风险,建议停机后处理。

    (6)整流柜风扇故障在线处理会造成整流柜闭锁退出风险,建议停机后处理。

    (7)温度控制器、转子分压单元、励磁电压变送器、励磁电流变送器故障对主设备运行无影响,但在线处理过程中易误触交流电,造成人身触电、设备异常,建议停机后处理。

    (8)电源模块、滤波单元故障,在线处理可能造成24V电源总线故障,磁翻板液位计失电退出工作,机组跳机风险,建议停机后处理。

    (9)可控硅熔断器、整流桥可控硅故障,在线处理可能会误触高电压,造成人身触电、设备异常风险,建议停机后处理。

    (10)手操器SPA、调节柜风扇、照明指示灯管支撑在线处理。

    4  结语
    本次发电机失磁保护正确动作后,及时在ABB仿真机试验室进行仿真试验。试验结果表明,并网运行中的磁翻板液位计如果插拔ARCnet节点信号缆,就会有一定概率出现因通信信号在网络重构过程中中断、产生误码,造成整流桥、磁翻板液位计退出而导致的跳机情况。

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