摘要：本文介绍某电站发电机励磁系统的构成以及发电机旋转二极管故障检测装置（DNC）的原理、构成，分析该电站一起发电机旋转二极管故障检测装置异常事件并定位故障点，通过临时方案修改DNC输出逻辑保证设备正常运行，在机组停运后解体检查和处理故障点并试验验证故障处理情况。

    核电站安全运行非常重要，任何疏漏都可能引起严重后果。为此，核电机组维护程序中详细列出了有关要求，确保所有可能的地方都不会出现问题，然而在工程中仍会发现一些问题不在维护程序内，对机组安全造成隐患，如本文将论述的DNC异常事件。

    1 发电机励磁系统构成
    该电站采用TA 1100-78型汽轮发电机、TKJ167-45型无刷励磁机。励磁机旋转电枢在磁极外面（外转子式），其线圈为39相多边形连接，且每相与一个整流器组件连接，即39相对应39个整流器组件（包括39个熔丝和78个整流器）。3个DNC霍尔传感器CAPT装在DNC支架上，固定在励磁机定子上。
    发电机励磁系统采用带机端励磁变的自并励无刷励磁系统，主要由励磁变、励磁调节器柜、无刷励磁机、DNC等组成。正常工况下，励磁电源来自发电机机端的励磁变，发电机机端电压经励磁变降压后提供给AVR的可控硅整流器，经整流后传输给励磁机的定子磁极。励磁机的转子切割定子磁极磁场产生交流电流，此交流电流经旋转整流器（旋转二极管）整流后供给发电机转子线圈绕组以建立发电机磁场。发电机励磁系统示意图如图1所示。

    2 DNC原理
    如果旋转二极管因运行故障（过流等）导致二极管保护熔丝烧毁而不可用，那么发电机转子励磁直流波形会波动。如果旋转二极管不可用数目太多，那么转子励磁直流波形会严重畸变，引发严重故障。发电机DNC保护单元是用来监测旋转二极管是否失效的装置，它通过监测旋转整流系统每相电流在固定时间是否存在来判断。装置采用“三取二”逻辑，只有两个以上的通道判断为相同类型的故障时，才经延时输出。一个二极管故障时，机组可维持运行，装置只发信不跳闸；两个二极管故障时，机组立即跳闸。若只有一个通道TRD元件退出运行或发出故障信号，而其余两个通道没有故障信号，则装置判断该通道出错，发出DNC系统一级故障报警信号，DNC系统可维持运行，不退出；若两个通道TRD元件退出运行，则装置发出DNC系统二级故障报警信号，DNC系统退出运行；若两个探头信号消失，则“三取二”逻辑满足，机组立即跳闸。
    DNC包括监视和整形部分、信号处理部分、发信部分、电源部分功能模块。考虑到冗余原则，DNC由3个完全独立的检测通道组成，每个通道包括传感器CAPT、整形放大元件MSc、信号处理元件TRD、逻辑判断元件F2P3和发信元件SDS。DNC原理如图2所示。

    2.1监视和整形部分
    监视和整形部分包括传感器CAPT、整形放大元件MSc以及励磁电流和定子电压监视，主要完成信号的采集和整形放大功能。
   （1）传感器CAPT为霍尔传感器。3个传感器CAPT围绕在旋转整流器圆截面上呈扇状安装在励磁机内部，夹角为36°，如图3所示。当旋转二极管39个支路中有电流流过时，各支路电磁场依次扫过3个传感器，传感器会有感应信号输出。

   （2）整形放大单元MSc。传感器CAPT将采集到的信号传给MSc板卡，该信号经自动增益校正环节后变成一恒定幅值的模拟信号，然后与A值比较转换成电流脉冲信号传送给信号处理元件TRD。
   （3）励磁电流和定子电压监视。当励磁电流非常小时，旋转二极管支路电流也会非常小，传感器感应的信号也会非常弱，可能导致DNC误判，因此引入一最小励磁电流阂值Imin，当励磁电流小于Imin时该通道退出运行。暂态过程中励磁电流变化较大时，旋转二极管支路与传感器空间位置的相对移动导致在固定时刻传感器检测不到电流，为防止误判引入励磁电流突变闭锁DI /DT，当励磁电流变化值大于闭锁值时该通道退出运行。定子电压Ust监视采集电压频率和幅值，频率作为TRD信息处理电路的同步参考，电压幅值小于Umi。时装置判断电压不存在，该通道不可用。Imin、DI/DT、Ust传给数据处理单元TRD使用。

    2.2信号处理部分
    DNC每个通道包括一个旋转二极管信号处理卡TRD、TRD卡通过CAPT送来的信号、Imin 、DI/DT、U、判断旋转二极管导通故障，故障的确认须满足“三取二”逻辑。旋转二极管故障数在TRD卡的LED指示器上显示。
    2.3发信部分
    每个通道计算故障都有一个参考时钟，当有以下几个条件之一时装置会发通道故障：Imin失败，Umin存在，旋转二极管正确导通数目小于最小要求数目，该通道旋转二极管故障数目与另外两个通道不同。
2.4电源部分
    ALS2卡由两路电源供电，一路为220V交流，另一路为110V直流。ALS2输出±15V直流稳压电源，供给DNC系统传感器和电路用。当电源故障时，由ALS2卡上的电源监视继电器接点输出报警信号。

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