發(fā)電機勵磁系統(tǒng)常見故障分析與處理探究

周文龍

（承德凱興能源有限公司，承德 067200）

發(fā)電機勵磁系統(tǒng)常見故障分析與處理探究

周文龍

（承德凱興能源有限公司，承德 067200）

本文對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的故障，如勵磁機逆勵磁、發(fā)電機無法起壓、發(fā)電機失磁等進行了系統(tǒng)分析。

發(fā)電機 勵磁系統(tǒng) 故障

勵磁系統(tǒng)是指給發(fā)電機的轉(zhuǎn)子繞組傳遞勵磁電流的大型設(shè)備。該設(shè)備是否能夠正常運行，與發(fā)電機是否能夠正常運行有直接聯(lián)系。目前，發(fā)電機的勵磁方式有兩種：一種是直流發(fā)電機勵磁，另一種是半導(dǎo)體靜止勵磁。把直流發(fā)電機作為勵磁電源，就是所謂的勵磁機。它是和發(fā)電機安裝在一起的并激直流發(fā)電機。筆者在維修背壓式汽輪發(fā)電機方面有十多年的經(jīng)驗，針對勵磁系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的故障進行分析，總結(jié)了很多豐富的經(jīng)驗。下面以發(fā)電機為例進行詳細說明。

1 勵磁機逆勵磁

發(fā)電機正常運行時，升壓時交流電壓會有所上升，但是電壓表和電流表的指針反映的內(nèi)容卻與正常內(nèi)容相反。在發(fā)電機運行過程中，勵磁電流表和電壓表指針會表現(xiàn)出相反的方向，但是定子回路的電流表和電壓表指針?biāo)傅姆较蛳嗤?，這表明勵磁機的極性是反方向的。

1.1 根據(jù)實際情況分析逆勵磁的原因

具體情況有兩種。

第一種是在升壓時勵磁機容易出現(xiàn)逆勵磁現(xiàn)象。由于新的發(fā)電機還沒有開始運行，所以其勵磁比較弱。在進行電壓試驗時，如果把正負極接錯，那么剩余的勵磁會被抵消或者改變它們的方向，導(dǎo)致勵磁機逆勵磁。

第二種是在發(fā)電機運行過程中，因為以下原因?qū)е聞畲艡C逆勵磁。

（1）發(fā)電機在進行輕負荷運行時，勵磁電流比較小，如果增加負荷，會使電樞電流增大，從而產(chǎn)生電樞反應(yīng)，勵磁機磁場也會被削弱。勵磁機的磁場無論是通過手動調(diào)整還是自動調(diào)整，都無法瞬間增加勵磁。所以，勵磁機的磁場有可能會被抵消，也有可能變反。

（2）當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)短路時，發(fā)電機定子繞組中會出現(xiàn)一個瞬時電壓，若其方向與本來的電壓相反，那么勵磁電壓就會被抵消，導(dǎo)致勵磁機的磁場變反。

（3）勵磁機勵磁回路斷開后再接通，也會導(dǎo)致逆勵磁。當(dāng)磁場變阻器的調(diào)節(jié)部位松動時，圖1（a）中表示正常情況下流過轉(zhuǎn)子繞組和勵磁繞組的電流。如果勵磁機的勵磁回路斷開，那么里面的電流會瞬間消失，發(fā)電機轉(zhuǎn)子因為存在某種作用，可以在很長時間內(nèi)使轉(zhuǎn)子繞組里的電流方向不發(fā)生變化，所以勵磁機的電樞正負極會發(fā)生變化。圖1（b）表示勵磁回路再次接通，電流會回到勵磁機的勵磁繞組，方向和正常運行的方向相反，使勵磁機極性發(fā)生改變，導(dǎo)致發(fā)電機逆勵磁。圖1（c）表示在出現(xiàn)逆勵磁時，發(fā)電機會受到嚴(yán)重的沖擊。由于發(fā)電機失磁，發(fā)電機需要吸收系統(tǒng)中的電流，在變向時會出現(xiàn)不能同步的現(xiàn)象，而達到同步就能夠產(chǎn)生較大的電流。

圖1 勵磁機磁場短路導(dǎo)致的逆勵磁示意圖

1.2 逆勵磁故障的處理

判斷逆勵磁故障時，雖然勵磁機的磁場極性發(fā)生了變化，但是依然可以建立電壓，所以沒有必要停止運行，將勵磁的電流表和電壓表正負極對調(diào)即可。當(dāng)然，自動勵磁裝置不需要安裝。若是出現(xiàn)停機，給勵磁機勵磁繞組充磁，就可以恢復(fù)兩表原來的接線。

2 發(fā)電機升不起電壓

新的發(fā)電機運行到規(guī)定轉(zhuǎn)速時，若出現(xiàn)電壓升高現(xiàn)象，減少勵磁電阻，發(fā)電機升不起電壓，這時需要檢查勵磁回路是否存在斷線，電刷位置是否合適，接觸是否存在不良問題。如果不存在這些問題，勵磁電壓表顯示的數(shù)值較小，說明勵磁組正負極方向變反，只需將勵磁繞組正負極對調(diào)即可。若勵磁電壓表沒有顯示數(shù)值，則需在勵磁機勵磁繞組安裝直流電源以便進行充磁。

在維修發(fā)電機的過程中，如果出現(xiàn)接線錯誤問題，將勵磁繞組的正負極接反，再次運行時，勵磁機勵磁繞組中流過的電流出現(xiàn)的磁通與鐵芯的剩磁通方向相反，這樣剩磁會被削弱或消失，因此電壓也無法建立。在做通直流電試驗或自動勵磁裝置試驗時，不要斷開勵磁回路。若直流電流產(chǎn)生的磁通方向和剩磁方向相反，那么也會導(dǎo)致剩磁消失，需使用外加電源進行充磁。

為避免出現(xiàn)常見的故障，在維護發(fā)電機時，勵磁回路接線必須準(zhǔn)確，線頭須有標(biāo)示牌，這樣勵磁回路線路就不會接錯。在測量直流電電阻時，先斷開勵磁回路，測量完畢后再接通。如果不可以斷開，要保持通入直流電的正負方向和勵磁機的正負方向一樣。

電刷位置要保證安裝規(guī)范，避免接線接錯導(dǎo)致極性方向發(fā)生變化。電刷必須和換向器接觸良好，這樣電路就不會斷開。

3 發(fā)電機失磁故障

在發(fā)電機運行過程中，如果其勵磁電流消失，那么轉(zhuǎn)子磁場也會消失，這就是發(fā)電機失磁。

3.1 發(fā)電機失磁時的現(xiàn)象

a.轉(zhuǎn)子電流表顯示的數(shù)值為零或者接近零，校正裝置和復(fù)勵電流會有所增加。

b.定子電流明顯增加并出現(xiàn)擺動。當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)失磁現(xiàn)象，定子電流會越來越少，達到一個數(shù)值后又慢慢增大，甚至超過規(guī)定數(shù)值。這時，只有從電網(wǎng)中吸收大量的無功，才能保持發(fā)電機的正常運行，隨之也會引起定子電流的增大。

c.發(fā)電機兩端電壓和發(fā)電機母線電壓出現(xiàn)下降和擺動。

d.有功表顯示的數(shù)值減少并出現(xiàn)擺動，若無功表顯示的數(shù)值為負。

e.轉(zhuǎn)子電壓表顯示的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)，如果是因為轉(zhuǎn)子短路導(dǎo)致失磁，電壓會有所下降；如果是轉(zhuǎn)子開路導(dǎo)致失磁，電壓會有所上升。

f.功率表的指向進相。由于發(fā)電機是在失磁的情況下運行，向電網(wǎng)發(fā)出容性無功，也就是發(fā)電機電流大于前端電壓，發(fā)電機開始進相運行。

g.以上裝置出現(xiàn)周期性擺動，汽輪轉(zhuǎn)速越來越高，頻率也隨之升高，但是危急保安器卻沒能運行。

3.2 發(fā)電機失磁的處理

當(dāng)發(fā)電機容量在電網(wǎng)中占有的比例增大時，出現(xiàn)失磁現(xiàn)象會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓大幅度下降，造成電網(wǎng)振蕩和電壓崩潰，從而發(fā)生大面積的停電故障。此時，失磁發(fā)電機必須快速和電網(wǎng)脫離，并停止運行進行詳細檢查。當(dāng)發(fā)電機容量在電網(wǎng)中占有的比例減少時，電網(wǎng)能夠提供其需要的無功，這樣電網(wǎng)電壓就不會降的太低，失磁發(fā)電機則不需要馬上同電網(wǎng)解列，可使其在條件許可下開始異步運行，但通常不能越過30分鐘。

當(dāng)水輪式和綁線式汽輪發(fā)電機失去勵磁時，因為本身的結(jié)構(gòu)特點，不可以在無磁時運行，必須馬上同電網(wǎng)解列。當(dāng)整體式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機失去勵磁時，不需要馬上同電網(wǎng)解列，能夠通過一定的措施使其盡快恢復(fù)勵磁。這時首先要檢查自動滅磁開關(guān)有沒有發(fā)生跳閘現(xiàn)象。一旦自動滅磁開關(guān)發(fā)生跳閘現(xiàn)象但發(fā)電機的開關(guān)卻沒有發(fā)生跳閘現(xiàn)象時，要停止使用自動勵磁調(diào)整裝置，將滅磁開關(guān)閉合，便能夠慢慢恢復(fù)勵磁。一旦在調(diào)節(jié)過程時，磁場變阻器的接頭有接觸不良現(xiàn)象發(fā)生，則可通過轉(zhuǎn)動磁場變阻器手輪來觀察是否能夠恢復(fù)勵磁。

4 結(jié)語

本文根據(jù)實際生產(chǎn)過程中的實踐經(jīng)驗，并查閱大量相關(guān)資料文獻，具體分析了發(fā)電機勵磁系統(tǒng)一些經(jīng)常性發(fā)生的故障，并提出了針對這些故障的解決辦法，為實際操作中的機組能夠安全可靠運行提供了一些理論參考。

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Analysis and Treatment of Common Faults of Generator Excitation System

ZHOU Wenlong
(Chengde Kerschensteiner Energy Co. Ltd, Chengde 067200)

This paper makes a systematic analysis on the frequent faults in the generator excitation system, such as the inverse excitation of the exciter, the generator can not rise, and the loss of the generator.

generator, excitation system, fault