高壓同步電動機勵磁裝置故障探討

摘要：文章通過對高壓同步電動機勵磁裝置的工作原理的分析，對裝置在工作中會出現(xiàn)的故障進(jìn)行了深度剖析，并結(jié)合多年工作經(jīng)驗，提出了合理有效的改進(jìn)措施，在方便讀者準(zhǔn)確識別故障類型的同時還能夠進(jìn)行有效的維修工作。

關(guān)鍵詞：高壓同步；電動機；勵磁裝置；故障探析

中圖分類號：TM351 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）13-0054-02

勵磁裝置在高壓同步電動機中發(fā)揮著不可小覷的作用，它將直接影響高壓同步電動機的運行狀況。通過實踐可以證明，多數(shù)情況下高壓同步電動機發(fā)生故障都是由勵磁裝置的故障引起的，而非電動機自身問題?；趧畲叛b置在高壓同步電動機中不可置疑的重要作用，本文將會就勵磁裝置會出現(xiàn)的故障進(jìn)行分類討論，并給出相應(yīng)的解決方案，以期能夠?qū)ψx者有所幫助。

1 勵磁電壓驟降

電動機在運行一段時間后，勵磁電壓驟降，以致幾乎為零，此時定子電流上升、滅磁電阻發(fā)熱嚴(yán)重，同時防護警報發(fā)出響聲，同步電動機的運行嚴(yán)重受阻。但是在檢查中又會發(fā)現(xiàn)滅磁可控硅、線路、二極管、滅磁電阻等均無異常，投勵失敗，短時間內(nèi)停機。

1.1 故障分析

從以上現(xiàn)象來看，出現(xiàn)電磁電壓驟然波動通常是因為滅磁系統(tǒng)出現(xiàn)故障。高壓同步電動機在啟動及停機過程中滅磁系統(tǒng)的作用是吸收勵磁繞組中感應(yīng)交變的高電壓，用以對電動機本身和勵磁裝置起到保護作用，以免被擊穿。在此環(huán)節(jié)發(fā)生事故，是會導(dǎo)致人身傷害的，嚴(yán)重程度可想而知。同時勵磁電壓會急速波動，滅磁電阻也會嚴(yán)重發(fā)熱。由以上分析可發(fā)現(xiàn)，發(fā)生這一故障的原因為滅磁回路的可控硅發(fā)生異常而引起的。

1.2 解決方案

由以上分析我們已經(jīng)清楚，發(fā)生這一故障的原因可歸結(jié)為：滅磁可控硅擊穿；穩(wěn)壓管擊穿；滅磁可控硅出發(fā)端的電壓升高。出現(xiàn)這種故障時，我們首先要調(diào)節(jié)滅磁系統(tǒng)中的觸發(fā)電壓，如若故障仍未消除，應(yīng)使同步電動機停止運行，仔細(xì)檢查滅磁晶閘管是否正常運行，是否被擊穿。在正常運行時，滅磁電阻是基本無電流通過的，當(dāng)滅磁晶閘管被擊穿時，滅磁線會接入回路，因有電流經(jīng)過，導(dǎo)致該電阻嚴(yán)重發(fā)熱，同時電流流過還會形成勵磁電壓驟降。此時，電壓表測量的電壓非電磁繞組電壓。在此狀況下，是需要更換晶閘管之后，高壓同步電動機才會正常運

行的。

2 勵磁無法正常投勵

業(yè)內(nèi)人士都清楚，在勵磁開關(guān)處于“調(diào)定”位置上時，并且勵磁回路儀表上的各項顯示均正常時，是應(yīng)正常啟動投勵的，但也不免有異常情況發(fā)生，如啟動時無法按時投勵，從而電動機保護條件反射式地進(jìn)行保護動作，因其啟動失敗。

2.1 故障分析

自動投勵環(huán)節(jié)在整個高壓同步電動機的勵磁過程中都起著重要作用。在整個啟動過程中，轉(zhuǎn)子回路的感應(yīng)交變電壓頻率是會隨著轉(zhuǎn)子速度的增加而改變的。在高壓同步電動機啟動的瞬間，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的頻率和定子側(cè)電網(wǎng)的頻率是相等的，在運行過程中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不斷提升，轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電壓的頻率是要隨之下降的。電機的正常運行是由異步起動轉(zhuǎn)為同步運行這一過程，投勵環(huán)節(jié)起著決定性的關(guān)鍵作用。投勵過早的話，投勵環(huán)節(jié)就會相應(yīng)地產(chǎn)生脈振，并且產(chǎn)生比額定轉(zhuǎn)矩高出10倍之多的沖擊力，使得電機的定子繞組受到損壞。如果投勵太晚的話，會出現(xiàn)電機的繼電保護動作，從而發(fā)生啟動失敗。

2.2 解決方案

在投勵環(huán)節(jié)發(fā)生異常時，在故障停車之后要檢查高壓繼電保護系統(tǒng)，首先要檢查繼電器是否掉牌，如果繼電器掉牌，則是由于超負(fù)荷的保護動作導(dǎo)致的跳閘；其次要仔細(xì)檢查繼電保護是否完善，如果機電保護不存在故障，就要著重關(guān)注勵磁開關(guān)在“調(diào)定”的位置上投勵時間是不是過長，投勵時間發(fā)生變化，從而引起了高壓繼電保護動作跳閘，同樣投勵無法成功；最后，穩(wěn)壓管脫焊也是造成勵磁無法正常投勵的又一原因，出現(xiàn)這一故障時只需將穩(wěn)壓管焊接好，便可正常啟動電機。

3 勵磁電壓偏高

當(dāng)勵磁電流調(diào)整到額定值的時候，勵磁電壓仍舊偏高，當(dāng)同步電動機的電機帶超負(fù)荷運轉(zhuǎn)時，勵磁的電流電壓也會相應(yīng)地發(fā)生較大的變動，功率因數(shù)表的指針會發(fā)生大幅度擺動。

3.1 故障分析

3.2 解決方案

在維修過程中可發(fā)現(xiàn)，脈沖插件中出現(xiàn)的故障常是由于插件元件接觸不良，晶閘管、三極管及單節(jié)晶體管遭到損壞，元件參數(shù)漂移等因素導(dǎo)致的脈沖信號丟失或者脈沖信號不對稱現(xiàn)象。由于各元件相互分離，并且參數(shù)在很大程度上受到溫度、接觸因素以及其他客觀因素的影響，如果只采用傳統(tǒng)的調(diào)試方法，是無法從根本上解決問題的，此時能做到的只有從示波器上觀察到是否有單個脈沖信號以及輻射值的大小，然而在實際操作中，這些顯示值是無法以點概面地表示6個觸發(fā)脈沖信號的一致性和同步性的。對于觸發(fā)插件來講，6個晶閘管插件是起負(fù)載作用的，此時，如果將二極管和脈沖信號相復(fù)合，便可直接從示波器上觀察到6個脈沖的全部情況。此時，結(jié)合示波器坐標(biāo)調(diào)節(jié)脈沖插件電位器，便可將脈沖信號調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。這種方式既簡潔方便，安全系數(shù)又高，大大提高了判斷故障的準(zhǔn)確性，在維修速度上也會有很大程度的提高。

4 失步保護裝置不可靠

失步保護裝置是在電動機出現(xiàn)不同步時用以及時避免同步電動機發(fā)生失步的。從實際經(jīng)驗來看，在此環(huán)節(jié)當(dāng)中發(fā)生事故的現(xiàn)象還是比較常見的，失步保護裝置在整個勵磁裝置當(dāng)中是不可或缺的。在勵磁電流小到一定數(shù)值時，會出現(xiàn)同步電動機不能穩(wěn)定運行的狀況，從而發(fā)生失步，這種狀況下電樞電流還會急劇增大，使繞組的絕緣受到威脅，同時還會使轉(zhuǎn)子繞組、滅磁電阻等的安全受到動搖。

勵磁電阻在失去電流或者欠缺勵磁時，電動機就會失去靜態(tài)穩(wěn)定，脫離同步，這類失步叫失勵失步。它同時還會造成回路元件被燒毀，滅磁電阻溫度過熱，動繞組的變形、開焊、過熱等故障。在供電系統(tǒng)出現(xiàn)重合閘裝置啟動或者因為操作有誤出現(xiàn)斷電情況時，電動機停止運轉(zhuǎn)，這類失步叫斷電失步，它同樣是會對電動機本身造成危害的，這種由于斷電造成的失步對電動機造成的危害具有不確定性，可能危害極小不易察覺，也可能當(dāng)場燒壞電機，其也是不可忽視的。還有一種失步稱為帶勵失步，故障現(xiàn)象及原因有線路遭雷擊、避雷器動作、大機組起動、相鄰母線短路等。帶勵失步對電機的危害有定子繞組綁線變脆、崩斷，線圈絕緣層震傷、短路勵磁繞組接頭處裂紋、開焊等。

解決失步問題的指導(dǎo)原則為，先要保證失步保護裝置的安全性能，以此來保護電機的安全，因此對于失步保護裝置要及時更新、及時檢測，避免因失步保護裝置的不可靠性造成電機損毀等嚴(yán)重后果。針對具體的故障原因，在采取相應(yīng)檢修措施時，應(yīng)在各項相關(guān)檢查沒問題的情況下，注意實際檢修動作的規(guī)范性。

5 結(jié)語

本文中筆者以高壓同步電動機勵磁裝置的故障做出了探析，同時給出了相應(yīng)的解決方案。不僅就勵磁裝置的工作原理進(jìn)行了透徹分析，還為維修的技術(shù)層上提高了等級，以期對讀者能夠有所幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] 西安豐和電力電子有限責(zé)任公司.同步機勵磁裝置使用說明[S].

[2] 馮定頤.電機及電力拖動（第二版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

作者簡介：許駿宏（1983—），男，山西運城人，山西陽煤豐喜臨猗分公司助理工程師。

（責(zé)任編輯：周 瓊）