抽水蓄能电站SFC典型故障分析与处理

阚朝晖，陈佳

(湖北白莲河抽水蓄能有限公司，湖北　罗田　438600)

【摘　要】　本文对采用水冷却系统的静止变频器(Static Frequency Converter，SFC)系统运行过程中典型故障的分析与处理进行介绍，并针对其可靠性运行提出可行性建议，大大提高了电站SFC系统运行稳定性和安全可靠性能。

【关键词】　白莲河;抽水蓄能;SFC系统;故障

0　引言

SFC系统即静止变频器系统是利用晶闸管将工频交流电变成连续可调的变频交流电的装置，主要用于抽水蓄能电站中启动机组按水泵工况投入运行，通常也用于为燃机发电机组的启动阶段启动提供动力。SFC系统的主流冷却方式有风冷和水冷，本文对采用水冷却系统的SFC系统及有关问题分析与处理进行介绍。

1　SFC系统工作原理

SFC系统主要由主要由输入单元、变频单元、输出单元、控制保护单元及冷却单元等部分组成。其工作原理为:SFC系统先将工频交流电源通过输入变压器降压，通过整流器变成直流，再将直流变换成频率、电压均可控制的交流，通过输出变压器进行升压，SFC系统产生从零到额定频率值的变频电源，将机组平稳地拖动至工频并网。整流过程就是通过改变不同的触发角α将交流电变成可调的直流电;而逆变过程则是通过改变逆变角β来将直流电变成频率可调的交流电。因此，SFC实际上就是一个变压变频器。

2　SFC系统运行典型故障分析与处理

2.1　SFC控制器CPU风扇卡涩导致控制器频繁死机

对SFC系统进行维护保养，将控制器所有板卡全部从背板上拆卸后进行清扫回装，包括一块CPU卡和一块冷却风扇卡，该风扇卡工作电压12V，主要用于冷却CPU卡，风扇卡正面有一电源指示灯，指示灯亮表示风扇电源正常。回装后对SFC进行上电试验，运行1～2h后SFC系统死机，死机后断电重启又恢复正常，运行一段时间后继续死机，如此循环。

由于在所有板卡都回装的情况下，无法直接观察到风扇卡上的风扇是否转动，只能通过风扇卡正面的电源指示灯来判断风扇是否正常工作，而此故障发生时该电源指示灯常亮，给本故障原因的查找带来了很大的误导性，导致故障迟迟无法解决，后将冷却风扇卡单独拆卸外接12V电源，发现虽然电源指示灯常亮但风扇不旋转，原因为风扇长时间未进行维护导致内部轴承进灰卡涩，对该风扇相关部位补充润滑油，风扇功能恢复正常，SFC控制器频繁死机问题得到解决。

2.2　SFC外冷却水三通阀未正确动作导致SFC跳闸

机组抽水工况启机，当转速升至60%ne(额定转速)时，SFC出现故障报警，机组紧急停机。初步检查SFC去离子水管路有结露现象，外冷却水流量控制三通阀卡滞不能动作。隔离SFC后检查两个整流桥、逆变桥晶闸管表面有结露水珠，造成晶闸管因绝缘降低而击穿。拆开SFC外冷却水三通阀发现其操作轴表面有水垢附着，影响三通阀的动作，造成卡滞。

SFC设备晶闸管由去离子水冷却，去离子水由外冷却水冷却，外冷却水经过冷却器的流量由三通阀根据去离子水温度的变化进行调节。SFC拖动机组时，SFC外冷却水投入，由于此时三通阀卡滞无法正确动作，造成流过冷却器的外冷却水流量处于最大状态，使去离子水温度降至10℃左右，与环境温度20℃相差较大，且抽水蓄能电站多为地下厂房布置，环境湿度较大，晶闸管附近金属表面产生结露。三通阀电机动作声音正常，但操作轴未动，判断其不能动作的原因应为机械卡滞。将三通阀拆开检查发现操作轴表面有水垢附着，影响阀门上下动作，不能进行正常调节。

SFC外冷却水温度过低，当三通阀不能正常调节冷却水流量时，就会造成去离子水温度与环境温差相差太大，造成金属表面结露，影响SFC的运行安全。

2.3　SFC系统控制器不间断电源(Uninterrup tible Power System，UPS)故障

SFC控制器由两路交流电源开关供电，分别取自400V厂用电不同的变压器低压侧。两路电源一主一备互为备用，作为SFC系统UPS电源，主备电源切换时，UPS装置输入电源短暂丢电，UPS输出至SFC控制器电源模块，保证SFC控制器的不间断供电，损坏相关模块。因UPS运行年限较长，电池组已老化，无法保证电站在进行厂用电倒换时UPS给SFC控制器稳定供电，导致电源切换时SFC掉电，控制器故障。

将SFC控制器电源点进行改造，从SFC系统至全厂UPS电源点敷设一根双芯电缆，将SFC控制器的电源由SFC系统的UPS改为全厂的UPS系统，大大提高了SFC系统控制器的供电稳定性。

3　结语

SFC系统作为抽水蓄能电站必备的设备，不仅功能强大，启动容量大，满足抽水蓄能电站的发电电动机组在电网调峰过程中频繁启动的要求，而且启动机组的成功率高，对系统冲击小，维护量小。SFC系统的集成度相对比较高，稳定性较其他设备更高，但是一旦控制器出现问题，由于其集成性较高，问题往往比较难以排查，同时，SFC的外围辅助设备(冷却水回路，变压器冷却回路)出现的问题也不能忽视。

作者简介:

阚朝晖(1985—　)，男，湖北人，本科，助理工程师，从事抽水蓄能电站运维工作。E-mail:kanzh @qq.com

陈佳(1989—　)，男，河南人，硕士研究生，助理工程师，从事抽水蓄能电站运维工作。E-mail: 287381993@qq.com