關于水輪發(fā)電機勵磁裝置故障原因分析及處理探討

楊智勇

摘 要：水輪發(fā)電機勵磁裝置出現(xiàn)故障會影響整個供電系統(tǒng)正常運行，水輪發(fā)電機所配置勵磁裝置屬于重要組成部分，在整個發(fā)電機組中對直流電進行調控，保證整個供電設備穩(wěn)定安全。水輪發(fā)電機設備含有固定端口，用以穩(wěn)定整個系統(tǒng)電壓，以求與日常供電需求相結合，發(fā)電機內部端口一旦出現(xiàn)無功功率，將無法合理運行，勵磁裝置出現(xiàn)故障[1]。文章分析勵磁裝置主要構成，簡單分析水輪發(fā)電機勵磁裝置故障原因，并對處理方式進行探討，文章多方面聯(lián)合探討，概括整理處理方式，為水輪發(fā)電機正常運行提供有效依據，在遇到故障時提供些許參考意見。

關鍵詞：水輪發(fā)電機；勵磁裝置；故障原因；分析；處理

中圖分類號：TM312 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0048-02

水輪發(fā)電機組安全性及穩(wěn)定性將直接影響整個供電系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行，為保證整個系統(tǒng)安全、經濟并且提供優(yōu)質電力能源，控制水輪發(fā)電機組安全性成為至關重要的條件之一。水輪發(fā)電機組控制中勵磁裝置起到至關重要的作用，因水輪發(fā)電機勵磁裝置是一種較為復雜的供電保護裝置，可保證整個水輪發(fā)電機正常安全運轉。水輪發(fā)電機組是一個集合水力動能、機械勢能及電力電氣能源于一體的綜合性能源系統(tǒng)，因供電需求多變性，整個控制系統(tǒng)在設計初期遇到較多難點，勵磁裝置保護元件選擇方面直接影響整個運行穩(wěn)定性。

1 勵磁裝置簡介

所謂勵磁系統(tǒng)指的是發(fā)電機的核心構造，屬于電力系統(tǒng)的側重部件之一。勵磁系統(tǒng)運轉流暢，能夠有效提高發(fā)電機的安全水平，持續(xù)穩(wěn)定輸出電力。如果發(fā)電機當中的勵磁系統(tǒng)發(fā)生故障，需要分析故障出現(xiàn)的影響已泥塑，同時進行開環(huán)試驗。通過具體的查驗以及檢修，能夠有效消除發(fā)電機當中的潛藏問題，并且不斷累積故障處理的經驗與技巧。勵磁系統(tǒng)主要包括全控整流器、起勵滅磁回路、變壓器、操作信號回路以及調節(jié)器等部分。調節(jié)器有著自動通道，微機能夠模擬電路來進行調節(jié)，不同的通道能夠相互切換或者是跟蹤。通常條件下，微機負責主通道的檢測以及調節(jié)，從而確保機端電壓還有無功功率的穩(wěn)定，模擬通道則處于備用狀態(tài)，輸出值需要跟蹤微機工作的狀態(tài)[2]。一旦發(fā)現(xiàn)微機發(fā)生硬件問題或者是軟件問

題，系統(tǒng)就能夠自動從微機通道過渡到模擬通道。通道的自動調節(jié)，主要是軟件負責的，無功功率能夠現(xiàn)地調節(jié)或者是遠程調節(jié)，調節(jié)器同監(jiān)控單元相連接，確保監(jiān)控系統(tǒng)能夠監(jiān)控調節(jié)發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)，維持機組的穩(wěn)定安全運行。起勵應用殘壓起勵同時將直流電源當作輔助，設有自動模式以及手動模式。滅磁應用逆變滅磁或者是滅磁開關滅磁，在機組停機的時候，發(fā)電機跳閘之后逆變滅磁，如果機組遭到沖擊則提供逆變保護動作，在發(fā)電機事故或者是過電壓保護的時候都跳滅磁開關。

2 故障原因分析

對于勵磁裝置故障方面分析中，此種發(fā)電機開機正常工作時，電機轉子中剩磁與副繞線組中產生剩磁電壓，產生的剩磁電壓及電流通過電機中整流器進行整流給發(fā)電機勵磁用，將轉子磁場進行加強，提升剩磁電壓，重復進行此流程發(fā)電機空載電壓可在較短時間內建立。發(fā)電機產生負荷之后，所產生的電流由復勵變流器進行一次側繞組，使二次側有交流電產生輸出。發(fā)電機正常工作狀態(tài)下，發(fā)電機中主與副繞組順序是相同的，因此主、副兩組繞組產生的電流進行疊加之后，可以使輸往硅整流器的交流電源變?yōu)橐唤M三相平衡并根據發(fā)電機所產生的負荷加大或減小，依據負荷功率等情況變化的三相電源。簡單說，發(fā)電機負荷工作時，勵磁電流是由福繞組所提供固定勵磁電流與復勵變流器中復勵電流兩部分組成。此類型發(fā)電機除了在所承載負荷極限值發(fā)生改變時進行自動調節(jié)勵磁電流大小，還在負荷性質產生變化時候同樣的進行勵磁電流大小調節(jié)，簡單說就是“恒壓”功能[3]。通常情況下發(fā)電機工作出現(xiàn)異常，我們根據發(fā)電機運行原理會判斷為是發(fā)電機中勵磁系統(tǒng)中個別接線位置樁頭松動或脫落所導致。根據上述情況，此種類型發(fā)電機主、副兩組繞組三相的相序排列必須一致，若不一致，發(fā)電機負荷工作時，由復勵變流器產生的勵磁源會和副繞組所產生勵磁源相序沖突，兩者之間進行疊加后其絕對值與相序相同時幅度大幅縮小，三相相位角肯定不會相等。輸往整流器的交流勵磁源，屬于三種相互不對稱的交流電源，造成整流其輸出不穩(wěn)定的直流勵磁電流，這種不穩(wěn)定的直流勵磁電流的絕對值會伴隨發(fā)電機承載負荷的增大而減小，不穩(wěn)定因素增大，致使發(fā)電機主磁場，功能異常，從而無法正常工作。

3 勵磁裝置故障分析與處理

例如水輪發(fā)電機組內設勵磁裝置，內部功率在1200kW左右，該裝置歸類于自并立類，具備勵磁電壓，一般在80V左右，自行設置240A電流，勵磁裝置自帶調節(jié)設備，根據測試對比模塊、既定特有觸發(fā)模塊等內部模塊構造，運行中使用到的模塊，能夠依照電壓數據經整個電流屬性濾波調控從而獲得整個電流系統(tǒng)電壓控制信號。上述步驟完成后，再次將該信號轉送到觸發(fā)模塊張志，以完成現(xiàn)有脈沖，另外還可調控可控硅內的導通角[4]。整個勵磁裝置含有移動觸發(fā)裝置，經過信息輸出源頭，用以管控信號承載電壓信息。重復配置單元多攜帶的單一屬性電壓及電路中生成的鋸齒形電壓，可有效獲取等幅度脈沖，該信號能夠完成現(xiàn)有相位操作。主體電路攜帶自行接納信號的整流橋，遇到整流性元件時能夠自動觸發(fā)，此時如遇到識別范圍內無功波動，并且可預計出該無功波動是否為常規(guī)慣性波動及既定路線，則可判定勵磁設備出現(xiàn)故障，應立刻將水輪發(fā)電機停止操作，協(xié)調各路線，進行檢查維修。

最有效可行處理方式就是依照開環(huán)特性進行整體測試，測試前應該將轉子一側配有的直流屬性按鈕或者關聯(lián)開關陽極開關打開將整個設備連接于預設電壓電源中。經過預設好的調壓裝置，將整個流橋交流側連接于勵磁裝置中，另外將可控硅一側直流電源連接適當的荷載電阻。該操作過程中，調壓設備應與串聯(lián)于端子排，形成機端取代性配件，用來顯示互感器產生數據。將端子排自帶感應器內線路拆卸后，調節(jié)完整調整裝備，以保證100V測定電壓。完成操作后，將陽極開關電壓調至最高，并上升至最高許可數值內。查看示波設備，對直流電壓波形進行識別。如電壓超出預定范圍應持續(xù)調節(jié)現(xiàn)有直流電壓。對產生波形對稱位進行標記，該劃定點都可提高現(xiàn)有穩(wěn)定狀態(tài)，這表示測定情況正常。該機組內，測定的勵磁變化型電壓與輸入屬性電壓相接近，不需要選用兩種預設自耦調壓器，與電線連接后，將測定時專用開關閉合，提高現(xiàn)有電壓數值，另外該操作同時使用鉗形電流表用以測算精準電流一到兩次。在測定時一旦發(fā)現(xiàn)路境內含有電壓，但是并未升至40V左右時，可明確該過程中預設電流以提高至10A左右，該狀態(tài)下，調壓器出現(xiàn)過熱狀態(tài)，并未預設出慣常試驗數據。但是電路配置調壓設備一旦超過40V，因內部干預可控硅，出現(xiàn)無法導通情況；直流回路無法進行，并沒有形成完成電流回路工作。調壓器承擔回路中只包含三種屬性交流回路方式，一旦發(fā)現(xiàn)存在偏差較大的電流時間，應立即將交流回路當成負載，該過程存在問題[5]。本源成因方面，可以將原因分為二極管配置存在公共側，因此才能出現(xiàn)銜接地表的狀態(tài)，另外整個流橋所提供零式整流限制縮短調壓器現(xiàn)有承擔負載，以至于增加現(xiàn)有固定電流。應選擇萬用表進行回路檢查，該情況下一旦發(fā)現(xiàn)整流橋存在負端情況，應與地表銜接。拆除銜接中控室中所含多重表線。提高現(xiàn)有器材內電壓數值，應資產恢復至常規(guī)電流數值。水輪發(fā)電機內的電氣設備，應經過常規(guī)慣性除灰操作，預設的灰塵清除將內含性配電線路進行針對性清掃，另外對于附件型微小配件著重清除灰塵，這樣電力內部存在部件就不存在接地情況，保證安全性[6]。

綜上所述，水輪發(fā)電機勵磁裝置一般為功率型及管控型兩種，勵磁功率屬型裝置能夠供給發(fā)電機所需直流裝置，完成直流屬性構建磁場，管控型裝置則屬于調控設備，可以識別水輪發(fā)電機整個慣性或常用性電流情況，一旦出現(xiàn)故障，可有效進行管理調控，以保證整個水輪發(fā)電設備運行安全穩(wěn)定，就目前手段及分析現(xiàn)狀顯示，對于解析及維護該類勵磁裝置所使用到的方式目前較為單一，因此應重點進行該類故障探討研究，注重故障處理方式，以探討更為科學可行的維修處理方式。

參考文獻：

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[5]周文龍.發(fā)電機勵磁系統(tǒng)常見故障分析與處理探究[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2016，1（9）：129-130.

[6]曾劍英.關于水電站勵磁系統(tǒng)故障原因分析及對策探討[J].工程技術：文摘版，2016，23（11）：227-228.