水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障分析及處理

王 穎

(遼寧省白石水庫(kù)管理局，遼寧朝陽(yáng)122000)

水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障分析及處理

王 穎

(遼寧省白石水庫(kù)管理局，遼寧朝陽(yáng)122000)

水輪發(fā)電機(jī)內(nèi)含的勵(lì)磁配件，歸屬于側(cè)重性的發(fā)電機(jī)成分。這種勵(lì)磁系統(tǒng)的總括任務(wù)，是經(jīng)由對(duì)直流類電流的調(diào)和，約束好慣性的機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)內(nèi)含的端口，應(yīng)維持住穩(wěn)固的電壓，以便與平日發(fā)電要求契合。若發(fā)電機(jī)組帶有的無(wú)功功率，沒(méi)能被合理預(yù)設(shè)，勵(lì)磁系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)出故障。這時(shí)，經(jīng)由增添或縮減現(xiàn)有電流的路徑，可解析這種事故，提升總括發(fā)電機(jī)的穩(wěn)固性。

水輪發(fā)電機(jī);勵(lì)磁系統(tǒng);故障分析;處理

0 前言

勵(lì)磁系統(tǒng)，是發(fā)電機(jī)帶有的中心構(gòu)造，也是整合性電力體系配有的側(cè)重部件。勵(lì)磁體系的順暢運(yùn)轉(zhuǎn)，可提升發(fā)電機(jī)帶有的安全性能，供應(yīng)可用的電力測(cè)定指標(biāo)。若發(fā)覺(jué)到發(fā)電機(jī)內(nèi)含的勵(lì)磁體系故障，則要解析本源性的故障成因，預(yù)設(shè)配合性的開(kāi)環(huán)試驗(yàn)路徑。實(shí)效性的查驗(yàn)及檢修，可消除現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)潛藏隱患，與此同時(shí)，累積故障調(diào)和的可貴經(jīng)驗(yàn)。

1 現(xiàn)有的勵(lì)磁體系概述

1.1 現(xiàn)存方式

從現(xiàn)狀看，水輪發(fā)電機(jī)配有的勵(lì)磁系統(tǒng)，多歸屬于可控硅屬性的勵(lì)磁系統(tǒng)。體系內(nèi)含的勵(lì)磁方式，能分出他勵(lì)及對(duì)應(yīng)性的自勵(lì)路徑。

其中，他勵(lì)這樣的方式，可分出交流類別的帶靜止方式，以及無(wú)刷勵(lì)磁路徑。這種方式配有的勵(lì)磁電源，帶有凸顯的獨(dú)立性，沒(méi)能遇有電力體系的多重干擾;頂值電壓帶有的數(shù)值，也沒(méi)能關(guān)聯(lián)起短路點(diǎn)。無(wú)刷勵(lì)磁這種方式，配有沒(méi)能滑動(dòng)的銜接配件，可限縮維護(hù)用到的勞動(dòng)量，也可抵擋住很惡劣的總括環(huán)境。

然而，這樣的體系，仍舊存留著轉(zhuǎn)子電流內(nèi)含的參數(shù)沒(méi)能被測(cè)定的疑難。選用他勵(lì)路徑時(shí)，要顧及到增添主體廠房帶有的高度［1］。在規(guī)模偏大的新構(gòu)建水電站內(nèi)，慣常采納這樣的方式。

自勵(lì)這種方式，可分出交流側(cè)及直流側(cè)配有的疊加方式。其中，每一類別的疊加路徑，還能分出并聯(lián)及串聯(lián)的精準(zhǔn)類別。自勵(lì)內(nèi)含的屬性存有差別，然而，這一類的勵(lì)磁路徑，都帶有占地偏多、銜接電線偏復(fù)雜、維護(hù)用到的勞動(dòng)偏多等弊病。新構(gòu)造的規(guī)模偏小水電站，不會(huì)選取這樣的勵(lì)磁方式。

采納范疇最大的路徑，歸屬于可控硅框架下的自并勵(lì)路徑。這種獨(dú)有的勵(lì)磁方式，涵蓋著如下層級(jí)的優(yōu)點(diǎn):設(shè)施銜接用到的線路很簡(jiǎn)單;帶有穩(wěn)固特性;內(nèi)含的造價(jià)不高;內(nèi)部配有的變壓器可隨意被安設(shè);不用安設(shè)交流屬性的發(fā)電機(jī)，等等。這些凸顯優(yōu)點(diǎn)，縮減了原有機(jī)組內(nèi)含長(zhǎng)度，并提升了真實(shí)的調(diào)節(jié)速率［2］。

然而，選用這種方式安設(shè)出的水輪發(fā)電機(jī)，潛藏著三相短路的弊病，在發(fā)覺(jué)到短路后，沒(méi)能預(yù)知現(xiàn)有機(jī)組缺失磁性的概率。此外，短路態(tài)勢(shì)下的電流，會(huì)帶有衰減態(tài)勢(shì)，因此，預(yù)設(shè)了時(shí)限的獨(dú)特性繼電保護(hù)，可能會(huì)拒動(dòng)。

1.2 現(xiàn)存變壓器

現(xiàn)有的各類別水電站內(nèi)，慣常配有干式及對(duì)應(yīng)性的油浸變壓器。在可用的變壓器內(nèi)，油浸式這種變壓器，預(yù)設(shè)的造價(jià)很低，然而，設(shè)施配有的防火性能也沒(méi)能凸顯［3］。

若安設(shè)在廠房以內(nèi)，則應(yīng)顧及到關(guān)聯(lián)消防路徑的協(xié)同，同時(shí)，修護(hù)這種變壓器用到的勞動(dòng)量也偏多。因此，選用這一類別變壓器，很難與水電站構(gòu)架契合。對(duì)應(yīng)的干式變壓器，帶有防火屬性的優(yōu)良性能，且沒(méi)能預(yù)設(shè)出獨(dú)特的場(chǎng)合要求，因此，這種變壓器，可與勵(lì)磁體系整合。這一類別的變壓器內(nèi)，防潮及關(guān)聯(lián)的絕緣屬性最佳的那種設(shè)施，歸屬于環(huán)氧澆注屬性的變壓器。最近幾年，新穎的絕緣材料被采納，新穎的構(gòu)造工藝遞增，這就延展了干式變壓器帶有的性能。運(yùn)行時(shí)段內(nèi)，變壓器配有更穩(wěn)固的性能，可限縮能源量。

變壓器內(nèi)含的副邊，會(huì)遇有可控硅造成的換流干擾，因此存留了高次諧波，多歸屬于奇次的那種諧波。慣常情形下，把內(nèi)含的副邊，銜接出三角形狀，這就消除掉了某些產(chǎn)出諧波的干擾。與此同時(shí)，在確認(rèn)變壓器內(nèi)含的容量時(shí)，可存留下特有裕度，這樣就限縮了諧波能產(chǎn)出的發(fā)熱及頻繁振蕩損傷。預(yù)設(shè)時(shí)，要選用損耗偏少的硅鋼片，縮減體系潛藏著的多重?fù)p害［4］。

比對(duì)慣常用到的整流變壓器，發(fā)電機(jī)配有的勵(lì)磁變壓器，帶有不同一的工況。對(duì)規(guī)模偏大的機(jī)組而言，固有的穩(wěn)定層級(jí)很高，慣常情形下，頂值電壓所帶的倍數(shù)也偏大。

若發(fā)覺(jué)到空載或偏低負(fù)載的內(nèi)含機(jī)組狀態(tài)，可控硅配有的導(dǎo)通角不大，這時(shí)，關(guān)聯(lián)著整流電壓的那種波形會(huì)扭曲，分量屬性的諧波遞增，總括的體系就會(huì)震顫或提升溫度。

2 解析內(nèi)含性故障

某發(fā)電機(jī)配有的勵(lì)磁裝置，內(nèi)含的功率能超出1 200 kW。這樣的裝置，模仿了半控橋?qū)傩缘撵o止體系架構(gòu)，歸屬于自并勵(lì)類別的體系。裝置配有的勵(lì)磁電壓，能超出80 V，并配有接近240 A的電流。勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)含的調(diào)節(jié)器，可分出測(cè)量比對(duì)、特有的觸發(fā)模塊、對(duì)過(guò)勵(lì)的限縮、對(duì)欠勵(lì)的規(guī)制等板塊單元。比對(duì)及放大用到的模塊，可變更測(cè)定到的電壓內(nèi)含信號(hào)數(shù)值，經(jīng)由整流屬性的濾波，獲取到與機(jī)端帶有電壓正比的獨(dú)有控制信號(hào)［5］，見(jiàn)圖1。

這樣后，再把這種信號(hào)，傳遞給帶有觸發(fā)屬性的單元，以便規(guī)制現(xiàn)有的脈沖相位，同時(shí)規(guī)制可控硅內(nèi)含的導(dǎo)通角。體系配有的移相觸發(fā)屬性單元，可經(jīng)由輸出消息的解析，去管控信號(hào)附帶的電壓。疊加起單元配有的同步屬性電壓及電路產(chǎn)出的鋸齒波類別電壓，就可獲取到等幅的脈沖，且這種信號(hào)可更替現(xiàn)有的相位。

主體電路配有的整流橋，可接納信號(hào)，并用于觸發(fā)整流屬性的元件。這時(shí)，若發(fā)覺(jué)到偏大的無(wú)功擺動(dòng)，且沒(méi)能預(yù)設(shè)出可用的慣常性調(diào)和路徑，那么判別勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)出了故障，應(yīng)采納停機(jī)的路徑去調(diào)和。

圖1 勵(lì)磁裝置內(nèi)含性故障電路圖

規(guī)模偏大的發(fā)電機(jī)，都可選取特有的發(fā)變單元，去銜接電線。這樣一來(lái)，交流屬性的勵(lì)磁電源，就產(chǎn)出了三相短路弊病。然而，轉(zhuǎn)子回路帶有的時(shí)間常數(shù)偏大，在提升了繼電速率的情形下，短時(shí)段內(nèi)可除去產(chǎn)出的故障。

若在專設(shè)的區(qū)域外，發(fā)覺(jué)到這樣的故障，經(jīng)由預(yù)設(shè)適宜性的保護(hù)，也可切掉產(chǎn)出的根源，并縮減機(jī)組接納到的沖擊［6］。此外，規(guī)模偏大的發(fā)電機(jī)所帶端口，慣常選用離相態(tài)勢(shì)下的封閉母線，這也縮減了真實(shí)的短路概率。若發(fā)覺(jué)到變壓器帶有的高壓側(cè)，產(chǎn)出了三相短路弊病，那么這一體系就限縮了暫態(tài)穩(wěn)定帶有的極值，同時(shí)，低壓閉鎖的情形下，帶有過(guò)流保護(hù)屬性的預(yù)備性配件，也沒(méi)能真正去保護(hù)。經(jīng)由查驗(yàn)和解析可知:故障產(chǎn)出那個(gè)時(shí)點(diǎn)上，總括的電勢(shì)會(huì)被穩(wěn)固，若選用速率偏大的斷路器，則可縮減現(xiàn)有故障附帶的干擾。若選用了采壓帶去錄入精準(zhǔn)的裝置狀態(tài)，則可構(gòu)造起防控路徑，回避掉繼電保護(hù)潛藏著的拒動(dòng)可能。

3 可用的處理路徑

最佳的查驗(yàn)路徑，就是開(kāi)環(huán)特性的整合測(cè)驗(yàn)。測(cè)定前，切開(kāi)轉(zhuǎn)子側(cè)配有的直流屬性開(kāi)關(guān)及關(guān)聯(lián)的陽(yáng)極開(kāi)關(guān)，銜接起預(yù)設(shè)電壓的電源。經(jīng)由配置好的自耦調(diào)壓器，銜接在整流橋內(nèi)含的交流側(cè)中?？煽毓韪綆У闹绷鱾?cè)，銜接起適宜性的

荷載電阻。與此同時(shí)，調(diào)壓器應(yīng)串聯(lián)起端子排，以便構(gòu)造出機(jī)端的取代性配件，用來(lái)錄入互感器產(chǎn)出的數(shù)值［7］。

拆掉端子排附帶著的互感器內(nèi)含線路，調(diào)和配置好的調(diào)壓器，核定大約100 V的測(cè)定電壓。這樣后，調(diào)高陽(yáng)極開(kāi)關(guān)帶有的電壓，讓它升高至許可范疇內(nèi)。選取示波器，辨識(shí)出直流側(cè)配有的電壓波形。若機(jī)端內(nèi)含的電壓，產(chǎn)出了預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的更替，那么持續(xù)調(diào)和現(xiàn)有的直流電壓。在對(duì)稱屬性的波形內(nèi)，各類別的劃定點(diǎn)，都可提升運(yùn)轉(zhuǎn)帶有的穩(wěn)固性，這就表征出正常的測(cè)定態(tài)勢(shì)。這一機(jī)組內(nèi)，測(cè)到的勵(lì)磁變屬性電壓，很接近輸入屬性的電壓，因此，不用選用兩個(gè)預(yù)設(shè)的自耦調(diào)壓器。

銜接電線后，閉合測(cè)定用到的開(kāi)關(guān)，提升現(xiàn)有電壓。與此同時(shí)，采納鉗形電流表，去測(cè)出精準(zhǔn)的一次電流。這時(shí)，若發(fā)覺(jué)路徑內(nèi)含的電壓，沒(méi)能升至大約40 V，那么可知預(yù)設(shè)的一次電流，已提高到超出10 A。在這樣的狀態(tài)下，調(diào)壓器產(chǎn)出過(guò)熱態(tài)勢(shì)，沒(méi)能預(yù)設(shè)慣常實(shí)驗(yàn)。

當(dāng)電路配有的調(diào)壓器，能超出40 V時(shí)，內(nèi)含的可控硅，就沒(méi)能導(dǎo)通;同時(shí)，直流回路沒(méi)能工作。調(diào)壓器所承載著的回路，只含有三相屬性的交流回路。若發(fā)覺(jué)了偏大的一次電流，那么可知，把交流回路當(dāng)成負(fù)載，還存留著問(wèn)題。本源的成因，可歸結(jié)為二極管配有的公共側(cè)，產(chǎn)出了銜接地表的態(tài)勢(shì)，同時(shí)，整流橋所供應(yīng)的零式整流，限縮了調(diào)壓器配有的荷載，以至于增添了固有的一次電流?？蛇x用萬(wàn)用表，去查驗(yàn)回路，這時(shí)發(fā)覺(jué)整流橋配有的負(fù)端，與地表銜接起來(lái)。拆掉銜接著中控室的多重表線。提升現(xiàn)有的器材內(nèi)電壓，可回復(fù)到慣常的一次電流數(shù)值。

在解析自耦調(diào)壓器產(chǎn)出的毀損故障時(shí)，可預(yù)設(shè)如下測(cè)驗(yàn):預(yù)備時(shí)段內(nèi)，選取開(kāi)環(huán)試驗(yàn)，斷開(kāi)關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)。很短時(shí)段內(nèi)，發(fā)覺(jué)到調(diào)壓器有煙霧冒出，這時(shí)及時(shí)斷掉總電源配有的開(kāi)關(guān)。查驗(yàn)自耦調(diào)壓器，可發(fā)覺(jué)內(nèi)含的配件被損毀。查驗(yàn)電源配有的開(kāi)關(guān)，發(fā)覺(jué)到A相在瞬時(shí)斷掉后，還存留著接通的總態(tài)勢(shì)。這就表征出，A相的總括調(diào)壓器以及附屬開(kāi)關(guān)，都遇有直流回路干擾。

整流橋沒(méi)能配有回路，因此不會(huì)潛藏著燒毀威脅。然而，整流橋所配有的A相，卻與地表銜接，燒掉了調(diào)壓器。斷掉這種銜接，直流屬性的回路，就可回復(fù)平日狀態(tài)。由此可見(jiàn)，水輪發(fā)電機(jī)內(nèi)含的電氣設(shè)施，應(yīng)經(jīng)由慣常性的除灰流程。預(yù)設(shè)的灰塵清洗，應(yīng)側(cè)重針對(duì)內(nèi)含性的配電盤線路，以及附屬的微小配件。這樣一來(lái)，電氣內(nèi)含的部件就沒(méi)能銜接地面，也不會(huì)有威脅，見(jiàn)圖2。

圖2 自耦調(diào)壓器預(yù)設(shè)測(cè)驗(yàn)電路圖

4 結(jié)語(yǔ)

水輪發(fā)電機(jī)配有的勵(lì)磁系統(tǒng)，可分出功率單元及管控單元這兩種成分。其中，勵(lì)磁功率屬性的單元，可供應(yīng)發(fā)電機(jī)用到的直流電流，構(gòu)建出直流屬性的磁場(chǎng);而勵(lì)磁控制屬性的調(diào)節(jié)器，可解析慣常性的水輪機(jī)狀態(tài)，以及產(chǎn)出事故時(shí)的總括狀態(tài)，以便提升運(yùn)行流程帶有的適宜性。從現(xiàn)狀看，解析及處理這種勵(lì)磁系統(tǒng)用到的辦法，還沒(méi)能完善，因此，有必要摸索故障的精準(zhǔn)形式，在這樣的狀態(tài)下，探究出更可行的調(diào)和路徑。

［1］辛鵬.百萬(wàn)千瓦水輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的仿真研究［D］.哈爾濱:哈爾濱理工大學(xué)，2010.

［2］張凌.1000MW水輪發(fā)電機(jī)線性最優(yōu)勵(lì)磁系統(tǒng)的研究［D］.哈爾濱:哈爾濱理工大學(xué)，2011.

［3］葉萍.船舶同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障的事故樹(shù)分析［J］.機(jī)電設(shè)備，2012(09):60-63.

［4］辛鵬，劉剛，李艷.200MW水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)仿真研究［J］.吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2012(11):112-115.

［5］王海軍，陳小明.大型水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)關(guān)鍵器件和起勵(lì)方式選擇的研究［J］.電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2012(06):56-58.

［6］張文玲.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與故障診斷專家系統(tǒng)的研究［D］.天津:河北工業(yè)大學(xué)，2010.

［7］顧祥玉.基于DSP的農(nóng)村小水電站自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的研究［D］.哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

TM312

B

1007-7596(2014)06-0175-03

2013-12-16

王穎(1978-)，女，遼寧大石橋人，工程師。