發(fā)電機(jī)勵磁裝置運(yùn)行中常見的故障及檢修方法

商國敬，范繼偉，李廷軍

摘 要：現(xiàn)代發(fā)電裝置趨于完善，發(fā)電活動更為合理可靠，發(fā)電效率也被有效提升。在電站設(shè)備中，發(fā)電機(jī)屬于核心設(shè)備，而勵磁裝置又是大部分發(fā)電機(jī)不能缺失的重要系統(tǒng)。在新型同步發(fā)電機(jī)設(shè)備中的勵磁系統(tǒng)之中，不僅僅勵磁電源可以調(diào)節(jié)并控制勵磁電流，勵磁裝置同樣也可影響勵磁電流。本文結(jié)合勵磁裝置的具體運(yùn)行特點，探討其常見的質(zhì)量問題，并提供檢修建議。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；勵磁裝置；故障；檢修手段

在現(xiàn)代發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中，勵磁裝置可以被當(dāng)做輔機(jī)設(shè)備被有效運(yùn)用，其可以直接將直流電流提供給磁場繞組，進(jìn)而形成新的直流磁場，勵磁裝置可以使發(fā)電機(jī)被更加安全地使用，如果勵磁裝置不能順利運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)只能進(jìn)行單一的機(jī)械化運(yùn)轉(zhuǎn)活動，因此在使用發(fā)電機(jī)時，必須謹(jǐn)慎檢查勵磁裝置，對其故障問題進(jìn)行分析，確定修理手段。

1 可控硅帶去的影響

可控硅存在的觸發(fā)脈沖問題會影響勵磁裝置，勵磁裝置在這種外部影響之下，很難繼續(xù)維持穩(wěn)定的工作狀態(tài)。在對電廠之中的發(fā)電機(jī)進(jìn)行檢修時，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)這種故障問題，盡管在初期投入勵磁之后，勵磁可以保持正常運(yùn)行的狀態(tài)，但是在一處工作點位置，勵磁表記會出現(xiàn)擺動的情況，根據(jù)實際的勵磁裝置檢測經(jīng)驗，還發(fā)現(xiàn)如下的現(xiàn)象：啟動勵磁裝置之后，啟勵數(shù)值達(dá)到了配套使用的發(fā)電機(jī)設(shè)備的額定電壓數(shù)值的80%，而后繼續(xù)增加，增磁甚至可以達(dá)到90%左右，磁力表記出現(xiàn)反復(fù)擺動的現(xiàn)象，借助研究實驗，對該種現(xiàn)象進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，該種現(xiàn)象一直存在。對發(fā)電機(jī)組的適配單元、電力回路以及脈沖系統(tǒng)進(jìn)行檢查之后，發(fā)現(xiàn)控制電壓的數(shù)值并無異常。借助示波器對脈沖情況加以觀察發(fā)現(xiàn)，正常狀態(tài)下是雙脈沖，而當(dāng)增磁逐漸接近故障點之后，雙脈沖發(fā)生了變動，變?yōu)槿}沖，在原有脈沖的前沿部位，產(chǎn)生了虛脈沖，這一脈沖有時存在，有時消失，導(dǎo)致可控硅因被誤觸發(fā)而出現(xiàn)異常的情況。

對故障問題的形成原因進(jìn)入深入研究之后發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)工作現(xiàn)場中運(yùn)用導(dǎo)線的長度過長，導(dǎo)致，電纜溝中產(chǎn)生了容性耦合的情況，可以直接對脈沖屏蔽線加以更換，進(jìn)而強(qiáng)化電纜部位的屏蔽效果，使接地系統(tǒng)保持更高的可靠性。

2 發(fā)電機(jī)不能有效滅磁

發(fā)電機(jī)同電網(wǎng)解列后，勵磁裝置要把勵磁繞組的磁場盡快地減弱到盡可能小的程度。有利用可控硅橋逆變滅磁，利用放電電阻滅磁，利用非線形電阻滅磁等滅磁方式。在逆變的方式下，逆變失敗不能有效降低勵磁電流。逆變滅磁就是將可控硅的控制角后退到逆變角，使整流橋由“整流”工作狀態(tài)過渡到“逆變”工作狀態(tài)，從而將轉(zhuǎn)子勵磁繞組中儲存的能量消耗掉。引起逆變失敗的原因大致有如下幾點：回路工作不可靠，不能適時準(zhǔn)確地給可控硅分配脈沖，導(dǎo)致應(yīng)開通的可控硅不能開通?？煽毓杩刂茦O故障，失去阻斷能力或?qū)芰?。交流電源異常，勵磁變壓器相序，相位錯誤或者在逆變過程中出現(xiàn)斷電、缺相或電壓過低。由于逆變時換相的超前觸發(fā)角β過小，或因直流負(fù)載電流過大，交流電源電壓過低使換相重疊角γ增大，或因可控硅關(guān)斷時間對應(yīng)的關(guān)斷角δ增大，使換相裕度角不夠，前一元件關(guān)斷不了，后續(xù)元件不能開通。

3 勵磁波動過大

勵磁表記有輕微的抖動是正常的，但當(dāng)擺動較大時，則屬于故障。應(yīng)檢查的項目：勵磁裝置從運(yùn)行數(shù)值突然向滿刻度方向擺動，時而又正常，其變化規(guī)律無常，但當(dāng)增，減磁時仍然可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。這是由于移相脈沖的波動引起的。首先應(yīng)檢查脈沖的控制電壓U是否正常。而脈沖的控制電壓U是由勵磁量測值（發(fā)電機(jī)電壓或勵磁電流）、給定值經(jīng)PID調(diào)節(jié)所輸出的。因此先檢測勵磁裝置的電源是否正常。再分別檢查給定值，勵磁量測值兩路信號是否正常。可用萬用表和示波器檢查給定值，勵磁量測值（發(fā)電機(jī)電壓，勵磁電流）輸入及經(jīng)適配單元后的測量值是否穩(wěn)定，正常。

當(dāng)勵磁整流波形脈動成分較大時，勵磁表記抖動明顯。用示波器觀察可控硅整流波形，僅能看到4個甚至2個可控硅導(dǎo)通波形。首先可用萬用表或?qū)Ｓ脙x器檢測可控硅的性能是否良好。再用示波器觀察六個脈沖信號是否存在，檢查觸發(fā)脈沖的形成，預(yù)放，及脈沖變壓器原、次端的信號是否正常。并可與同步電壓進(jìn)行相位的比較，觀察脈沖的移相角度、寬度及幅值是否正常。出現(xiàn)此類現(xiàn)象大部分情況是由于設(shè)備在使用過程中由于現(xiàn)場環(huán)境溫度地變化，震動，氧化作用。

4 勵磁變壓器設(shè)備帶去的影響

在某火電廠調(diào)試中，勵磁裝置升壓，并網(wǎng)均能夠正常工作，但發(fā)現(xiàn)啟勵時，發(fā)電機(jī)電壓表上升速率很快，因為這套勵磁裝置具有升壓緩啟勵功能，因此，電壓表應(yīng)該平穩(wěn)地上升。并且，用萬用表測量觸發(fā)脈沖的控制電壓也是偏離正常值，再次用示波器觀察同步電壓，發(fā)現(xiàn)A，C相電壓接反，形成反序的同步電壓。經(jīng)證實，該電廠在自行更換勵磁變壓器時，將勵磁變壓器次端A，C相電纜接反，經(jīng)更換后，勵磁投入，以上問題均解決，工作正常。

針對勵磁變壓器帶去的影響以及相位錯誤的問題，仍舊可以通過運(yùn)用示波器裝置來對相序表加以詳細(xì)地核查，同時也可以對勵磁變壓設(shè)備原端以及母線之間的電壓差進(jìn)行檢測，在同相條件下，并不會形成電壓值，而在異相的條件下，可以直接顯現(xiàn)出電壓差數(shù)值，進(jìn)而可以對系統(tǒng)加以測量，找出故障點所處的位置，進(jìn)行檢修處理，盡管這種檢修方法的效率相對比較低，但是可以精準(zhǔn)定位故障點。

5 其他故障問題

除了上述勵磁裝置常見的故障問題之外，勵磁電壓與勵磁電流不能成比例也是需處理的勵磁故障問題之一。對勵磁裝置進(jìn)行檢測之后，如果發(fā)現(xiàn)勵磁的電流數(shù)值偏低，但是電壓處于正常的水平，并且勵磁裝置出現(xiàn)了局部發(fā)熱的情況，可確定勵磁裝置出現(xiàn)了故障問題，主要是因轉(zhuǎn)子回路的阻值大幅增加而造成的，同時分流器、銅排與轉(zhuǎn)子電纜可能存在接觸不良的狀況，裝置的溫度會逐漸升高，碳刷與集電環(huán)之間的接觸面積過小，接觸電阻的數(shù)值也會有所增加。

如果勵磁電壓的數(shù)值過高，但是勵磁電流正常，可以借助示波器來對整流波形進(jìn)行觀察，可以發(fā)現(xiàn)有交流波形存在，對其產(chǎn)生的原因進(jìn)行研究后可以發(fā)現(xiàn)，在整流橋系統(tǒng)中，有可控型硅存在短路的情況，將交流成分添加到系統(tǒng)的直流輸出端，電壓表顯示的數(shù)值是兩種類型的電壓的疊加值，因此最終測得的電壓值會比正常狀態(tài)的勵磁電壓值更高。

6 結(jié)束語

當(dāng)前發(fā)動機(jī)使用的勵磁系統(tǒng)相對比較復(fù)雜，其可能形成的故障問題也有所不同，如果不能精準(zhǔn)地判斷故障的類型，勵磁裝置的問題就不能被有效解決，本文探討了幾種存在與勵磁裝置中的幾種典型的故障問題，調(diào)試人員在調(diào)試勵磁裝置時，不僅要對該裝置本身展開調(diào)試，還要對其所處的發(fā)電機(jī)進(jìn)行檢測，針對具體的故障類型來選擇運(yùn)用高效的檢修方法，減少發(fā)電的單位的經(jīng)濟(jì)損失。

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