浅析桐柏抽水蓄能电厂两次电气制动不成功情况

赵锋，董晓亮

(华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江天台317200)

0 设备概况

桐柏抽水蓄能电厂机组制动系统采用电气制动和机械制动相结合的混合制动形式。电气制动系统利用发电机停机时的残余能量产生反向旋转磁场，对转子产生制动力矩，作为制动来加速转子转速下降。采用电气制动，可以在加速停机同时，减小设备损伤，有利于提高机组运行安全性、可靠性，同时有利于机组经济、高效运行。

桐柏抽水蓄能电厂机组制动系统的运行方式为:

(1)机组正常收到停机令之后，减有功、分机组开关，减无功、退励磁、分磁场开关；

(2)转速低于50%额定转速开始，合磁场开关、投励磁、合电气制动刀，从而进行电气制动；

(3)待转速下降到低于5%额定转速投风闸，加机械制动，进行混合制动；

(4)到转速低于1%转速，退励磁、分磁场开关、分电气制动闸刀，电气制动退出。

当有机组电气故障信号时，闭锁电气制动，当电气制动被闭锁或电气制动不成功时，在10%额定转速投风闸，加机械制动，采用纯粹的机械制动。从而实现机组转速的快速下降。

此种运行方式在保证机组安全的情况下，可以使发电机组停机时间大为缩短，有利于发电机组经济、高效运行。

1 事件现象

最近机组停机时有两次电气制动不成功的现象:

7月12日，2号机停机电制动，电制动刀合闸后，报励磁存在保护跳闸，励磁退出，电制动失败。现场检查励磁调节器有“励磁跳闸”、“励磁变低压开关故障”等信号,现地检查ECB未合,试验位置手动分合无异常,复归信号后重新开机再停机，电制动投入正常。

7月15日，3号机抽水停机过程，电气制动失败。现场检查，电制动刀合上，电制动刀电源开关03U+AJ20-F11跳开，ECB未合上，励磁调节器面板有“励磁跳闸”、“励磁变低压开关故障”等信号。复归信号后再次水轮机开机后停机，情况正常。

2 故障原因分析及处理

这两次电制动不成功的现象，有相同之处也有不同之处。相同之处在于励磁变低压开关(ECB)与磁场开关(FCB)均未合上，励磁盘面都有“励磁跳闸”、“励磁变低压开关故障”等信号，10%转速投入机械制动都正常等情况。不同之处在于3号机停机时有“电制动刀马达空开跳闸”信号，电制动刀未能合上，且有“励磁停止超时”信号等。

检查后分析认为，12日2号机的电制动不成功原因可能是励磁系统通讯不畅引起。经检查，当时“合励磁变低压开关”确已发出，而励磁变低压开关本身经检查并无异常，最大可能就是中间通讯环节出现问题。

根据桐柏抽水蓄能电厂励磁运行逻辑，有如下环节:当励磁调节器发出“合励磁变低压开关”命令后，未收到“励磁变低压开关合位”反馈信号时，延时1s励磁系统会发“励磁变低压开关故障”信号。

“合励磁变低压开关”的命令是通过励磁内部网络到交换机，再由交换机到AK1703模块，然后通过硬布线去合励磁变低压开关。在此过程中，如果从励磁调节器到交换机的通讯短时不畅，或者从交换机到AK1703模块的通讯短时不畅，都会造成励磁变低压开关合不上，从而导致电制动失败。电制动失败同时会发出“励磁报警”等信号。

经复归报警回路，重新紧固通讯相关端子、接口后，再次开机试验，情况已正常。

15日3号机电制动不成功是因为3号机电气制动刀未合上引起。由于某种原因电气制动刀未合上，导致励磁变低压开关(ECB)不能合闸，由于ECB在限定时间内没有合上，就会发出“励磁变低压开关故障”信号，从而导致流程无法继续，投电制动失败。停机时由于电制动刀马达电源已跳开，电制动闸刀无法分开，就会发“励磁停止超时”等信号。

检查监控系统发现，电制动刀有合闸令发出，并且确已动作，但是没有收到合闸位反馈。现场检查闸刀的确在中间位置，电制动闸刀马达空开03U+AJ20-F11已跳开。合上此空开，现地分闸，闸刀可以分到位；但是现地合闸，以上故障情况仍会发生。

查图纸分析，有图1所示电气制动闸刀分、合闸回路图，由图1可知，不管远方还是现地，分闸均通过行程开关S13，合闸均通过行程开关S14。而S13是一常开接点，在闸刀开始合之前就闭合，中间态是一直是闭合的；S14是常闭接点，要在闸刀完全合上后加一段延时才断开。此点由图2辅助接点TIMECHART图可以看出。这就可以解释闸刀为什么中间态时可以分开，但不能合上的问题了。

图1 电气制动刀分、合回路图

图2 辅助接点TIMECHART图

而上位机要判断闸刀分、合，查看图3《电气制动闸刀分、合指示原理图》可以看出:要判断闸刀在合位，则需行程开关S1001、S1002、S1003同时动作，而S1001、S1002、S1003的闭合动作稍迟于主触头的闭合。他们三个之中任何一个没有闭合均可导致闸刀位置中间态。而主触头由于某种原因，在没有完全闭合到位或刚刚到闭合位就把电源跳开，所以上位机仍旧判断闸刀位置为中间态。

图3 电气制动闸刀分、合指示

电制动刀马达空开跳开的最可能原因就是由于某种原因使闸刀没有合到位，从而S14一直闭合，合闸回路一直导通，致使电机电流过大，从而跳开电源。

进一步拆箱检查，发现电制动刀C相引弧触头锁止弹簧端部固定销断裂，导致引弧触头无法锁止。

由于引弧触头无法锁止，在闸刀合闸时因重力作用，引弧触头自然下垂。由于引弧触头的特殊构造，在闸刀合到一定位置后，引弧触头机构会反向卡住闸刀机构，致使闸刀无法进一步动作，也就合不到位了。进而使S14行程开关无法到位，马达电源F11由于过流而跳开。从而导致电制动失败。

这样，由于闸刀机构行程受阻，很有可能使操作机构因磨损或过力而受损。我们检查电气制动闸刀操作机构时发现AJ20箱体内有铁屑，进一步检查发现，操作机构的一个传动轴已磨损很严重。

由于机构受损，在修复完闸刀C相引弧触头锁止销之后，闸刀仍无法合到位，只有将机构更换处理。更换受损的传动轴之后，电气制动闸刀可以正常的分、合操作。机组开机试验，电气制动功能也已恢复正常。

3 结束语

电气制动作为电厂机组运行的一个重要环节，它的存在对于机组经济、高效运行有显著作用。经过对这两次电气制动不成功事件的原因分析，考虑到实际工作的可行性，提出几点建议:

(1)由于3号机电气制动刀机构磨损量较大，考虑是平时已经有一定量的磨损，建议平时加强关注此机构，同时排查其他机组电气制动刀机构有无磨损情况，做到举一反三，消除隐患。

(2)改善通讯回路，如有可能，减少通讯中间环节，选用可靠性更高的通讯设备及线材。

(3)增强设备精细巡查力度，及早发现设备隐患。

(4)建议将易损转动部件定期检查并缩短维护周期。