发电机励磁系统故障原因分析及改进

赵成沛， 朱亚妮

摘要：现阶段而言，发电机设备对社会的发展越来越重要，如发电厂的生产运行过程中，需要结合发电机的有效运作，才能够提供可靠的电力。励磁系统作为发电机设备中重要的组成部分，其运行质量，通常会对发电机的发电产生直接影响。本文基于发电机励磁系统故障原因分析及改进展开论述。

关键词：发电机；励磁系统；故障原因分析及改进

引言

为了保障励磁系统的运行稳定、正常励磁，有关建设单位应严格确保各个元件的质量，并结合系统运行情况，给予及时的检测，从而真正减少励磁系统故障的发生，真正为发电机的可靠运行提供保障。

1案例分析

（1）故障现象：2017-08-08T15：43，新氢压缩机107-K101A电机开关跳闸，现场6kV开关柜综保无故障显示，静态励磁柜“旋转模块故障”指示灯亮，后台监控发“新氢A机组励磁故障”报警。（2）故障排查处理：测量同步电动机定子绕组绝缘电阻为2500MΩ，检查高压配电柜内接线无松动；检查励磁柜内中间继电器等元器件无异常，检查励磁柜内各线路无接线松动情况；将励磁柜内转换开关打在试验位置，对励磁柜各项参数进行检查均正常；打开现场交流励磁机端盖，检查旋转励磁系统；检测整流盘及主机转子绝缘电阻，值为10MΩ；检查励磁机接线端子紧固，本体无明显异常现象。通过检查励磁系统并采取排除法，逐项分析来自励磁柜且能引起高压配电柜断路器分闸的跳闸信号：励磁调节器跳闸信号、空气开关跳闸和快熔断。经检查空气开关和快熔正常，而静态励磁柜“旋转模块故障”指示灯亮，可判断跳闸信号由励磁调节器发送。而静态励磁装置具有两套独立的控制单元（调节控制通道），手动切换试验时，A套和B套都无故障出现，由此可考虑失步保护、旋转模块故障和旋转快熔熔断保护引起的电机跳闸。根据录波柜显示跳闸前电机电流波形正常，不存在失步情况；同时DCS记录显示最后一次励磁故障报警持续时间约为15s，与励磁机旋转模块故障延时跳机的时间设定15s吻合，综合分析判断，确认为励磁旋转模块故障。励磁旋转模块故障是指安装在电机侧的旋转整流系统出现了短路或缺相，导致旋转电枢不对称运行。励磁旋转部分的故障排查，主要是现场对主控模块、整流模块、启动模块、灭磁电阻等部分的接线检查和电气参数测量，通常都可以快速确定故障点。

2励磁系统概述

励磁系统对所属发电机组以及整个系统的安全稳定运行的作用不言而喻，励磁技术监督工作应充分贯穿设计、安装、试验及运维全过程，重点做好如下工作。（１）励磁系统的设计选型，执行ＧＢ／Ｔ７４０９、ＤＬ／Ｔ５８３、ＤＬ／Ｔ７３０、ＤＬ／Ｔ８４３及相关部件的技术标准。（２）励磁系统的安装符合ＧＢＪ１４７、ＧＢＪ１４８、ＧＢ５０１７１及相关标准。（３）励磁系统的试验执行ＧＢ５０１５０、ＤＬ／Ｔ５９６、ＧＢ／Ｔ７４０９、ＤＬ／Ｔ５８３、ＤＬ／Ｔ７３０、ＤＬ／Ｔ８４３及相关标准，重点检查励磁系统故障直接引起跳机的逻辑和相应定值。（４）励磁系统的交接验收执行ＧＢ５０１５０以及相关励磁系统标准。（５）励磁系统的运行、检修和设备管理，相关统计资料应齐全；励磁系统无功电流补偿、低励限制、ＰＳＳ和调节器控制方式应按照电网规定投运。

3磁系统故障和处理措施

3.1励磁系统调节器的故障和处理

当励磁系统调节器发生故障时，无法对运行的发动机组进行升降压的调节，这种时候发电机因为电压没有进行及时的变化会导致运行功率增加，情况严重时会直接出现跳闸保护情况，如果出现这种情况，维护工作人员要进行故障处理，通过使用示波器对励磁系统调节器进行检查，如果发现脉冲异常，要对相关回路的电子元件进行检查，找到出现问题的电子元件并进行及时更换。

3.2发电机带负载励磁不稳定故障排查及处理

如果发电机在空载下起励及建压正常，工作稳定，在并网带负载运行时出现励磁电流不稳定、发电机无功功率不断变化、发电机电磁声音异常的现象，此时应重点考虑与带负载运行有关的设备或元件出现了故障，根据下图和发电机工作原理，可能的原因有：（1）反馈电阻Rf接触不良或电流互感器TA故障，引起励磁调节器检测到的B相电压不稳定，影响到B相晶闸管的控制，最后导致励磁电流不稳定故障的出现。（2）发电机内部存在故障，空载和并网时，发电机工作声音均与平常有较大差别，甚至会有火花出现。（3）发电机外部故障，包括三相负载电流不平衡、中性点电流过大等原因。

3.3励磁系统单元部分的故障和处理

当水电站励磁系统功率单位发生故障时，会出现变压器高低压侧的保险熔断，励磁系统不能向发动机提供正常的离子电流，这时发动机会取消运行并发出故障信号，情况严重时会出现跳闸保护。水电站维护工作人员在进行这类故障处理时，首先要对励磁系统变压器高低压侧的保险进行检查，当保险出现熔断时要及时进行更换。水电站发动机组在运行中，励磁系统晶闸管会处于风机运转状态下，一旦保险出现熔断现象，会直接导致风机停止运行，这时风机会发出故障信号，相关的工作人员在接到故障信号时，要立即进行停机并进行故障的检查和处理，否则晶闸管会因为过热而出现烧毁情况。不管励磁系统中的晶闸管是否因为过热烧毁或者是正常使用而损坏发电机组，一旦发出故障信号时，维修工作人员必须要对晶闸管进行检测，并对烧坏的晶闸管进行及时的更换。

4发电机励磁系统的改进运行建议

设计人员在选择励磁调节器时，应注重励磁调节器的型号，如选择性能可靠、稳定励磁调节器；励磁继电器的运行过程中，触点、容量、线圈质量等，对励磁效果会产生重要影响，对此，为了确保励磁系统的运行稳定，应确保励磁继电器的质量；发电机运行过程中，为了确保起励阶段的可靠，应做好开机前的验证工作，如开机前应做好发电机假同期并列试验、灭磁系统的联跳主油试验；发电机启动过程中，一些细微之处的故障，都可能造成励磁系统的问题产生，基于此，为了提高发电机的运行稳定性，应该由专业技术人员开展发电机主油开关的检测，判断其主油开关的辅助常闭点是否能够可靠闭合，以确保微机立场调节器稳定的运行；励磁启动键是重要的零件，该开关按钮若出现接触不良、虚接等现象时，也会造成励磁系统的故障。对此，为了保障励磁系统的稳定性，还应确保励磁开关元件的质量；发电机励磁系统中，励磁调节器、可控硅是重要的元件，与此同时，为了确保励磁调节器、可控硅的稳定运行，能够发挥作用，企业应结合实际情况，严格控制励磁调节器、可控硅的质量，选择具有信誉保障的品牌。

结束语

综上所述，水电站在电力生产中承担着重要的责任，为了确保水电站的安全稳定运行，除了对水电站内的相关设备进行维护管理外，还需要对最重要的励磁系统进行检测，定期对励磁系统进行维护管理，减少故障的发生，当发生故障后要在第一时间进行处理，以此来提高水电站的安全稳定运行。

参考文献

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