發電機出口開關控制回路的一種故障及其處理劉軍，潘俊生，鄒水華(廣東省電力試驗研究所，廣東廣州510600)摘要：云浮發電廠1號發電機出口開關控制回路出現一種的故障現象，自動準同期合閘有時失敗且合閘失敗時在某些繼電器接點上產生強烈的電弧。為此，對故障原因進行了分析，根據設計原理和邏輯分析，通過模擬試驗和電壓錄波測量，查找出故障原因是計算機分散控制系統(DCS)邏輯設置不合理，造成DCS與傳統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斷路器的防跳躍功能，在DCS手動跳閘邏輯出口中引入發電機同期開關退出的條件。
關鍵詞：發電機；分散控制系統；電氣控制回路；合閘；分閘；同期廣東省云浮發電廠1號發電機組為國產125MW發電機組，其控制系統采用了川儀ˉ哈特邁布朗公司的CONTRONIC-S型計算機分散控制系統(DCS)，發電機出口開關是SN4型少油斷路器，為沈陽高壓開關廠20世紀80年代的產品，自動準同期裝置采用較為常見的許繼電氣公司生產的ZZQ-5型自動準同期裝置。
云浮發電廠1號發電機組控制系統在進行DCS改造時，將發電機出口開關的電氣控制系統納入了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型自動準同期裝置等。回路原理圖如圖1所示。1故障現象
在發電機同期回路檢查試驗過程中，利用手動同期合閘，發電機開關每次均能正確合閘。而在進行自動準同期合閘試驗時，卻有時成功有時失敗，而且在合閘失敗時，會在合閘回路的合閘繼電器的合閘接點KCL或KY接點打開時產生強烈的電弧，燒毀繼電器接點。KY—同期檢查繼電器；KMC—手動合閘繼電器；KMO—監視繼電器；KM—接觸器；KCL—合閘繼電器接點；Y2—跳閘線圈；QF1—斷路器；QA—自動開關；SSM—解除手動準同期開關；SB1—合閘按鈕開關；Q—滅磁開關；SB2，SB3—緊急跳閘按鈕開關；XB1—連接片；1FSYNOK—發電機同期開關SSA2和SSM等的DCS控制開關；801CB1RD—發電機開關手動合閘的DCS控制開關；1FSYNDTK6—發電機自動準同期DCS控制開關；801CB1TD—發電機手動跳閘的DCS控制開關
2故障分析
我們對發電機自動準同期回路進行了詳細的檢查，確認該回路符合設計原理，并無寄生回路。
根據設計原理和邏輯分析，由于發電機開關在用DCS手動操作合閘時每次均能正確合閘，故初步認為控制回路中的跳閘回路應無明顯的跳閘脈沖。由于發電機開關是20世紀80年代的產品，且操作行程較長，造成合閘時間達到670ms，故判斷有可能是KY和KCL接通時間配合不好，造成所發合閘脈沖較短，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，這相當于一個大電感，當合閘失敗后，KY或KCL打開時會產生較大的反電勢，造成繼電器接點拉弧。因此，我們在KM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拉弧現象，并再次模擬自動準同期合閘試驗，分別對KY的接點、KCL以及KM的線圈的電壓進行錄波測量。
由所錄得的波形結果分析，KY的接點接通時間約為2.5s，KCL的接通時間約為1.0s，均能滿足斷路器合閘需要，KM線圈的電壓也達到了直流220V全電壓，并且在合閘失敗的過程中并無非常大的反電勢產生，但KCL仍存在拉弧現象。從錄波圖中發現，在斷路器合閘失敗過程中，當KCL打開并產生拉弧時，在該接點斷口處竟錄得約500V的瞬時電壓，這就讓我們對該電壓是如何形成的產生疑問。
從圖1分析，既然KM處無大的反電勢，且無其他寄生回路，那么KCL斷口處的瞬時電壓就有可能與斷路器跳閘線圈Y2的回路有關，故我們再次進行模擬試驗，并對Y2的線圈電壓進行錄波觀察。當斷路器合閘失敗時，在Y2的線圈上果然出現了直流220V的瞬時電壓。從圖1分析，當斷路器合閘時，斷路器跳閘線圈收到了跳閘脈沖，斷路器動作。跳閘線圈動作后，Y2的機械防跳常開接點閉合，常閉接點打開，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KCL或KY接點斷開時，產生強烈的電弧，燒毀繼電器接點。
為查明跳閘脈沖是從何支路串入的，而且為什么在手動合閘時沒有出現，而在自動準同期合閘時才會偶爾出現的原因，我們在控制回路中的5個跳閘支路中分別串入5個10Ω的電阻進行錄波監視。從錄波結果可見，該跳閘信號是由DCS控制的手動跳閘回路中發出的約800ms的脈沖信號，故認為該跳閘信號與DCS的控制邏輯有關。因此對DCS控制邏輯進行了詳細的分析，發現DCS的控制邏輯與電氣自動準同期合閘在配合上存在較大的問題。當DCS控制手動斷路器跳閘后，斷路器跳閘的反饋信號送至DCS作為狀態確認信號，若CPU主機未經確認就清零復位，當斷路器不經DCS控制而合閘時，DCS控制邏輯則判斷為斷路器被誤合，將發出跳閘脈沖，斷路器動作。由此可見，自動準同期合閘失敗的原因是DCS控制邏輯設置不合理。
3整改措施
為發電機開關能夠順利完成自動準同期合閘，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)發電機開關控制回路中的防跳躍功能是采用斷路器跳閘線圈的機械接點，這不符合設計規程的要求，而且容易損壞繼電器。因此取消了Y2的機械接點，采用加裝防跳繼電器KCF的方式來增強該斷路器的防跳躍功能。
b)為發電機在進行自動準同期并網合閘時不受其他方面的影響，將DCS的控制邏輯進行了修改，在DCS手動跳閘邏輯出口中引入發電機同期開關退出的條件，即在進行發電機同期并網時閉鎖手動跳閘出口，但其他保護跳閘出口均保留原邏輯。采用以上整改措施后，我們進行了多次試驗，發電機開關自動準同期合閘正確，發電機開關的防跳躍功能良好，而且保護均能正確跳閘。
4結束語
隨著發電廠自動化控制水平的不斷提高，計算機DCS的應用越來越廣泛，而且在應用中每一個細微的環節都是至關重要的，稍微一點疏忽都可能引發一系列的問題，因此，要求電氣與熱工自動控制等的配合要更為密切，要加強技術交流，以防止類似故障出現。廣東電力