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1、银银川站、胶川站、胶东东站、灵宝站、灵宝单单元元 2 换换流流阀阀及及阀阀控控 系系统统故障情况故障情况汇报汇报国网运行分公司生国网运行分公司生产产技技术术部部2011 年年 8 月月 3 日日1.晶晶闸闸管故障基本情况管故障基本情况银川站、胶东站以及灵宝单元 2 自投运以来多次发生可控硅门级触发板故障，OWS 也常报晶闸管“单系统门极回报异常”、 “单系统门极充电故障”、 “晶闸管故障”、 “VBO 动作”等异常事件。 （详见附件 1 胶东站晶闸管故障统计表、附件 2 银川东站晶闸管故障统计表、附件3 灵宝单元 2 晶闸管故障统计表、附件 4 灵宝单元 2 阿海珐换流阀报警统计）图 1 部分
2、事件截屏2.故障故障报报警警说说明明图 2 门极单元原理图门极单元 GU 接受来自 VBE 的触发脉冲及热字信息，触发晶闸管，并监视晶闸管状态，向 VBE 回送回报信号。门极单元通过分压补偿器板从晶闸管两端承受的电压获取电源。2.1 门门极充极充电电故障故障门极触发板耦合取能回路输出一般在 40V 至 22V 之间。若低于22V，则对应的晶闸管不能正常触发，也不能正常回送回报信号，因此在这种情况下，门极触发板监视回路会报“门极充电故障”。2.2 门门极回极回报报异常异常当 VBE 检测到门极回报信号发生奇偶校验错误时即报“门极回报异常”。2.3 VBO 动动作作若晶闸管承受的正向电压过大，会使
3、晶闸管因强制击穿导通而损坏。过电压保护就是在晶闸管两端的正向电压超过了 VBO 保护的动作阈值时触发晶闸管，使之正常导通，从而避免晶闸管被破坏性击穿。GU 的 VBO 保护动作阈值随晶闸管结温而变化，约 6940V-7100V。2.4 晶晶闸闸管故障管故障如果 VBE 收不到某个 GU 的回报信息，VBE 一般会认为该 GU对应的晶闸管故障。如果 VBE 检测到太多的晶闸管故障（宁东直流为 4 个，灵宝单元 2 为 3 个），VBE 会向控制系统发出跳闸信号。3.故障分析及故障分析及处处理情况理情况宁东直流、灵宝单元 2 在投运后，发生的晶闸管告警类型可分为以下两类：单系统报“门极回报异常”、
4、 “门极充电故障”；双系统报“VBO动作”、 “晶闸管故障”。3.1 单单系系统报统报“门门极回极回报报异常异常”银东直流在极、极投运后一段时间内，单系统报“门极回报异常”告警较为频繁。图 3 门极回报异常经过阿海珐、电科院等分析，单系统上报该事件为门极板、VBE软件存在缺陷或 VBE 受到干扰。最终在 2011 年 4 月 3 日对 VBE 程序进行了升级，着重处理银东直流存在大量单系统“门极回报异常”、“门极充电故障”事件。处理后该类事件数量已大大减少，目前偶尔某只晶闸管上报该类事件。目前银川、灵宝单元 2 已无此类报警。3.2 单单系系统报统报“门门极充极充电电故障故障”图 4 门极充电
5、故障在检查“门极回报异常”事件时发现，所报“门极充电故障”的晶闸管对应的门极板或分压器板焊接工艺均存在较大问题，比较明显的是针脚弯曲与相应针脚没有焊锡。图 6 工艺不佳的分压补偿板与工艺良好的分压补偿板在现场检查过程中，工艺不良的分压补偿板在阀阻容测试仪(VTE)装置进行的阻容试验中受到震动即有较大范围的参数偏差。如下图，VTE 正常时显示阀阻容特性值应在（-11）区间，但同时用手晃动门极板即会使该值波动至-6，超过正常参数。图 7 VTE 测试仪试验过程图触发板“门极充电单元”报警一般在更换门极板及分压补偿板后会复归。目前胶东站仍有极 2 阀 02 模块 08 组件 B 晶闸管 11 存在该
6、告警待停电时处理。银川站目前无该告警。2011 年 7 月 12 日 10:43，灵宝换流站单元阀控系统频繁报出330kV 侧 D5 单阀 PSU 单元故障达 2 个告警，为了避免故障达 3 个引起直流闭锁，现场被迫申请停运处理。现场对故障告警涉及到的晶闸管级电路及阀控 VBE 进行检测，分别更换了一块分压板和 VBE 屏柜第三层机架 S5006 背板，测试功能正常后，于 7 月 13 日 07:38 单元恢复运行。2011 年 7 月 13 日 12:02，灵宝换流站单元阀控系统再次报出330kV 侧 D5 单阀 PSU 单元故障达 2 个告警。14 日 04:12，两套阀控系统均发出大量报
7、警信息（包括泄漏跳闸、晶闸管故障跳闸、VBO 保护动作跳闸等），但未发出跳闸指令。采用厂家专用测试仪器，对VBE 第三层机架对应的 99 只晶闸管级电路逐一排查，初步判断确认2 只晶闸管存在故障，有跳闸风险。14 日 12:53 现场申请计划停运，确认 1 只晶闸管存在故障 1 块光收发板存在故障，监控后台存在晶闸管级事件漏报现象。现场更换故障元件并解决漏报事件问题后，灵宝单元 II 于 7 月 7 月 16 日 9 点 03 分解锁。灵宝单元目前暂不存在该类故障。3.3 双系双系统报统报“VBO 动动作作”、 、 “晶晶闸闸管故障管故障”5 月 3 日胶东站极 2 阀 11 模块 4 第 1
8、 级双系统上报“晶闸管故障产生”事件，共上报过 3 次，然后复归，最长的一次持续时间为 1 小时 2 分钟。判断晶闸管本身并没有出现故障，问题可能在该晶闸管级的回报信号光通道，计划等有停电机会时再处理。7 月 16 日银川站阀控双系统频繁上报极 2 阀 4 模块 10 组件 A晶闸管 01 VBO 动作，7 分钟后报出极 2 阀 4 模块 10 组件 A 晶闸管01 故障，现场检查发现该可控硅与其分压板直接的电缆接头附近存在明显放电点，4 小时后放电强度逐渐减弱，判断该可控硅已损坏。7月 31 日，银川站阀控双系统上报极 1 阀 8 模块 01 组件 B 晶闸管 09故障，计划待停电时检查处理
9、。目前胶东站共有极 2 阀 11 模块 04 组件 A 晶闸管 01 与极 2 阀2 模块 07 组件 B 晶闸管 12 两只晶闸管报晶闸管故障。目前银川站共有极 2 阀 4 模块 10 组件 A 晶闸管 01、极 I 阀 8 模块 01 组件 B 晶闸管 09 两只晶闸管报晶闸管故障。7 月 12 日，灵宝站单元 2 双系统频繁上报“阀 Y4 组件 1 阀段 A晶闸管 1 晶闸管故障告警”、 “阀 Y4 组件 1 阀段 A 晶闸管 3 晶闸管故障告警”、 “阀 D5 晶闸管故障达 2 个告警”、 “阀 Y4 组件 2 阀段 A 晶闸管 1 晶闸管故障告警”，告警瞬间复归，怀疑为误报事件。目前
10、灵宝站单元 2 不存在可控硅故障。4.总结总结 宁东直流、灵宝单元 2 阀控系统的问题可以概括为三点：1. 阀阀控系控系统误报统误报事件事件较较多，多，给现场给现场运行人运行人员带员带来了很大困来了很大困扰扰宁东直流投运早期，阀控系统频繁发出“门极回报信号异常”报警并瞬时复归，引起运行人员工作站事件记录画面频繁刷新，给运行人员监盘带来了很大困难。中电普瑞组织处理后，该报警有所减少，但仍存在频发“门极拒收脉冲”等事件。7 月 12 日至 7 月 14 日灵宝单元 2 换流阀故障期间，监控后台多次报出晶闸管故障跳闸、VBO 保护动作跳闸、PSU 单元故障跳闸等报文，但系统并未发出跳闸指令。尤其 7
11、 月 14 日报出冷却液严重泄漏紧急闭锁事件，但现场检查并无任何泄漏迹象。上述报警信息严重干扰运行人员的分析，无法及时做出正确判断此外，冗余配置的阀控系统接受来自同一根光纤的回报信号，所以应该产生完全相同的报警，但事实上阿海珐阀控系统经常是单系统报出“门极充电单元故障”、 “VBO 动作”、等，这也给现场故障判断和处理带来了困难。2. 可控硅可控硅门门极触极触发发板故障率高板故障率高迄今为止，胶东站共更换阿海珐换流阀可控硅门极触发板 13块，银川站调试期间为处理“门极回报异常”和“门极充电故障”共更换 18 块，运行期间更换 3 块，灵宝站运行期间共更换 2 块。门极触发板故障会引起门极充电故
12、障（有跳闸风险）、VBO 动作（有可控硅损坏风险）、可控硅故障（有跳闸风险）。我们认为阿海珐门极触发板在程序设计、元件选择、制造工艺等方面可以做一些改进。3. 故障定位不准确故障定位不准确 换流阀上有众多的元件，只有阀控系统定位准确才能缩短故障处理时间，提高直流输电系统的可用率。阿海珐换流阀在这方面也有改进的必要，例如 7 月 12 至 14 日灵宝单元 2 故障位置在 VBE 某个光收发板，但阀控系统指出的却是某个可控硅的触发板充电单元故障，这样会误导故障检查范围。又例如 4 月银川站检修时发现极 1 Y2-3-7-09 晶闸管门极电路板损坏，但 OWS 上并没有任何相关报警。此外，现场对瞬
13、时出现并复归的报警如何处理也比较迷惑。运行公司所属各换流站已完全可以独立处理换流阀故障，但是由于银川东站、胶东站、灵宝单元 2 报警信息和故障定位不准确，现场也缺乏备品，所以目前在处理换流阀及阀控系统故障的过程中，对中电普瑞和阿海珐的依赖较大。4. 其它其它 a.换流阀故障事件无时标，现在通过 OWS 加注时标，无法准确反映事件的先后顺序和因果关系。b.无类似可控硅监视（THM）这样的功能，无法对当前换流阀及阀控系统的状态进行实时监控，只能通过检查大浪历史事件记录来了解。附件一：胶东站晶闸管故障统计表换流站名故障位置故障时间故障现象初步原因分析处理时间处理情况主要处理人胶东站极 1 阀 01
14、模块02 组件 A 晶闸管 112011-01单系统门极回报异常门极板、VBE 软件存在缺陷或 VBE 受到干扰2011/1/23更换门极板，进行阻容测试及就地触发试验，均正常杨晓楠，刘宁（中电普瑞）郭凡（阿海珐）陈大庆（胶东站）胶东站极 1 阀 02 模块07 组件 A 晶闸管 032011-01单系统门极回报异常门极板、VBE 软件存在缺陷或 VBE 受到干扰2011/1/23更换门极板，进行阻容测试及就地触发试验，均正常杨晓楠，刘宁（中电普瑞）郭凡（阿海珐）陈大庆（胶东站）胶东站极 1 阀 08 模块03 组件 A 晶闸管 032011-01单系统门极回报异常门极板、VBE 软件存在缺陷
15、或 VBE 受到干扰2011/1/23更换门极板，进行阻容测试及就地触发试验，均正常杨晓楠，刘宁（中电普瑞）郭凡（阿海珐）陈大庆（胶东站）胶东站极 1 阀 08 模块02 组件 A 晶闸管 112011-01单系统门极回报异常门极板、VBE 软件存在缺陷或 VBE 受到干扰2011/1/23更换门极板，进行阻容测试及就地触发试验，均正常杨晓楠，刘宁（中电普瑞）郭凡（阿海珐）陈大庆（胶东站）胶东站极 1 阀 02 模块07 组件 A 晶闸管 032011-01单系统门极回报异常门极板、VBE 软件存在缺陷或 VBE 受到干扰2011/2/21更换门极板，进行阻容测试及就地触发试验，均正常杨晓楠，
16、刘宁（中电普瑞）郭凡（阿海珐）陈大庆（胶东站）胶东站极 1 阀 01 模块02 组件 B 晶闸管 112011-02VBO 动作,门极充电故障门极板、VBE 软件存在缺陷或 VBE 受到干扰2011/2/21更换门极板和分压补偿板，进行阻容测试及就地触发试验，均正常杨晓楠，刘宁（中电普瑞）郭凡（阿海珐）陈大庆（胶东站）胶东站极 2 阀 08 模块03 组件 A 晶闸管 092011-02单系统门极充电故障门极板、VBE 软件存在缺陷或 VBE 受到干扰2011/2/25更换门极板，进行阻容测试及就地触发试验，均正常杨晓楠，刘宁（中电普瑞）郭凡（阿海珐）陈大庆（胶东站）胶东站极 2 阀 02 模块08 组件 A 晶闸管 122011-02单系统门极充电故障门极板、VBE 软件存在缺陷或 VBE 受到干扰2011/2/25更换门极板，进行阻容测试及就地触发试验，均正常杨晓楠，刘宁（中电普瑞）郭凡（阿海珐）陈大庆（胶东站）胶东站极 2 阀 06 模块07 组件 A 晶闸管 052011-03单系统 VBO 动作门极板、VBE 软件存在缺陷或 VBE 受到干扰2011/2/27更换
