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一起从套励磁调节器故障导致起励失败的故障分析
本文摘自 《机电信息》一起副励磁调节器典型故障分析及改进措施 郭晨亮
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某水电厂，发电机励磁系统采用它励可控硅励磁方式，其励磁交流电源取自各自专用的交流励磁机；励磁机励磁系统采用自并励恒压励磁方式，启励电源为外接220 V 直流。副励磁调节器采用南京南瑞集团生产的SAVR-2000 型励磁调节器。
（1）2008-08-30T07：31：00，4F 自动开机后，中央控制室“4F 副励磁调节器B 套故障”光字牌告警。
（2）现地检查发现：4F 副励磁调节器工作在A 主B 从状态；B套串口通讯故障，B 套CPU 板故障灯亮，24 V 开关板故障灯亮，B 套开关信号板开关量输出“初励控制”Y4 灯亮，“初励闭锁”Y9 灯不亮。副励磁调节器A 套自动调节励磁机机端电压正常。
（3）2008-08-31T01：36：00，4F 停机后，励磁操作柜（FLC柜）出现冒烟着火现象，经灭火后检查发现4F 启励电阻66R 及励磁机转子电压变送器、电流变送器烧毁。
此次故障现象，初步判断为4F 副励磁调节器B 套CPU 死机，导致4F 励磁机启励回路动作后未返回引起。下面将根据励磁机自励恒压励磁系统图、副励磁调节器控制流程图、副励磁调节器控制回路图，比照机组正常运行时的启励回路动作情况，详细分析本次故障原因。
2.1 正常运行时的励磁机启励流程
正常运行时，4F 副励磁调节器处于A 主B 从的工作状态，其开关量输出及脉冲输出控制单元均由A 套系统决定，若A 套系统出现故障，可自动切换至B 套系统运行。励磁机启励时采用外接220 V 直流电源，当励磁机机端电压大于20%的额定电压（20%Ue）时，启励回路断开，励磁机通过副励磁功率柜实现自并励恒压励磁。
机组开机后，当机组转速大于95%的额定转速（95%Ne）时，机组监控系统将转速令、远方建压令传送给副励磁调节器，副励磁调节器开关输入量转速令（X6）及远方建压令（X4）条件满足，副励磁调节器自动执行启励控制流程：通过开关输出量接点（Y4）驱动启励控制继电器4ZJ 励磁，再经过直流重复继电器62ZJ 使启励接触器62HC 励磁，进行励磁机启励，并在8 s 后复归启励回路，如图2、图3 所示。在8 s 内，若励磁机机端电压大于20%的额定电压，就会自动复归启励控制流程：开关输出量接点（Y4）复归，启励控制继电器4ZJ 失磁，同时开关输出量接点初励闭锁（Y9）驱动启励闭锁继电器9ZJ 励磁，其常闭接点打开，使62HC 失磁断开启励回路，实现励磁机励磁系统由直流启励向恒压自并励的过渡。
2.2 引起此次故障的主要原因
根据上述流程分析，结合4F 励磁机励磁系统故障情况，可以得出引起此次故障的主要原因：
（1）副励磁调节器内部控制流程存在缺陷。其内部的A 套、B 套系统从采样、计算、控制、输出流程在设计时完全独立。而在此次故障中，副励磁调节器B 套系统处于备用状态，发生CPU死机后，却对主设备元件产生明显干扰。
（2）4F副励磁调节器B 套系统CPU 死机。在2008 年8 月曾连续2 次发生B 套CPU 死机现象，但检查CPU 及其板路均正常。在结合现场实际检查后，认定导致B 套CPU 死机的原因有2 点：
1）B 套系统交流工作电源取自励磁变低压侧，在启励瞬间，其电压波形有可能出现畸变，AC220 V 不稳定，谐波较大，导致CPU系统电源板输出的+5 V、+12 V 偏大，致使芯片死机（A 套使用厂用AC220 V 稳定供电，从未出现死机现象），芯片死机后出
现通讯故障，导致主CPU 板误开出或不开出。
2）当励磁机机端电压大于20%的额定电压时，启励闭锁继电器9ZJ 励磁，常闭接点打开，断开启励回路。在9ZJ 接点断开瞬间，启励中间继电器62ZJ 线圈两端会产生一个较高的反电势，并通过9ZJ 干扰CPU，有时会造成CPU 死机，且4F 副励磁系统62ZJ 的实际安
装位置距离副励磁调节器很近，其干扰较大。
（1）联系南瑞公司对副励磁调节器控制流程进行检查：更换副励磁调节器B 套CPU 系统电源板和CPU 主板，重新编译程序，下发至B 套CPU 板，消除备用系统CPU 死机后仍能对主设备元件进行控制的缺陷，实现真正意义上的双机冗余功能。
（2）将4F 副励磁调节器B 套系统交流工作电源改接至厂用系统，保证B 套CPU 系统交流电源的供电质量。
（3）在4F 副励磁系统启励中间继电器62ZJ线圈两端反向并联一个二极管，使直流启励回路断开瞬间，在62ZJ 线圈产生的反电势通过并联二极管迅速释放，消除其对4F 副励磁调节器的干扰。
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