水電站勵(lì)磁系統(tǒng)的故障及處理技術(shù)

摘 要：針對(duì)水電站勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的常見(jiàn)故障，如整流電源故障、失磁故障、勵(lì)磁變高壓熔斷器爆裂故障、自并勵(lì)式勵(lì)磁故障等等，介紹故障產(chǎn)生原因，并提出善處理水電站勵(lì)磁系統(tǒng)故障的重要性及相關(guān)處理技術(shù)，不斷降低水電站勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障的概率，提高勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，希望能夠給相關(guān)工作人員提供良好的幫助與參考。

關(guān)鍵詞：水電站；勵(lì)磁系統(tǒng)；整流電源故障；失磁故障；勵(lì)磁變高壓熔斷器爆裂故障

中圖分類號(hào)：TV738 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）33-0053-02

在工業(yè)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的今天，水電站的重要作用不言而喻，勵(lì)磁系統(tǒng)是水電站發(fā)電機(jī)的核心部分，具有良好的調(diào)節(jié)作用，不但能夠保證水電站發(fā)電機(jī)的出口電壓得到全面調(diào)節(jié)，而且對(duì)水電站的無(wú)功功率起到良好的調(diào)節(jié)作用，向水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供可以調(diào)節(jié)的勵(lì)磁直流電源，能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)一端的電壓進(jìn)行有效控制，進(jìn)一步滿足水電站發(fā)電機(jī)的運(yùn)行需求，提升電力系統(tǒng)的安全性能。為了保證水電站勵(lì)磁系統(tǒng)能夠可靠、安全、有序的運(yùn)行，本文主要分析勵(lì)磁系統(tǒng)常見(jiàn)故障與處理技術(shù)。

1 妥善處理水電站勵(lì)磁系統(tǒng)故障的重要性

水電站發(fā)電機(jī)內(nèi)部的勵(lì)磁系統(tǒng)主要由兩部分組成，分別是勵(lì)磁功率單元和調(diào)節(jié)器，包括水電站發(fā)電機(jī)中的勵(lì)磁電流與電源，各項(xiàng)電氣設(shè)備等。由于勵(lì)磁系統(tǒng)具有良好的調(diào)節(jié)功能，操作人員可以按照之前設(shè)定的調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)，勵(lì)磁系統(tǒng)通過(guò)收集與接收各項(xiàng)信號(hào)后，對(duì)勵(lì)磁單元的輸出進(jìn)行全方面控制。而勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)行電流則主要由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生而來(lái)。通過(guò)妥善處理水電站勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行故障，不僅能夠?qū)λ娬局械碾娋W(wǎng)系統(tǒng)起到良好保護(hù)作用，而且對(duì)水利發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率起到提升作用。

除此之外，通過(guò)對(duì)水電站勵(lì)磁系統(tǒng)故障進(jìn)行綜合處理，能夠保證發(fā)電機(jī)內(nèi)部的勵(lì)磁電流得到更好調(diào)節(jié)，防止發(fā)電機(jī)內(nèi)部勵(lì)磁電流過(guò)大或過(guò)小，進(jìn)一步提升發(fā)電機(jī)組的可靠性。對(duì)于水電站中的有關(guān)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，要結(jié)合發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，定期對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行檢修，在保證水電站勵(lì)磁系統(tǒng)可靠運(yùn)行的前提之下，有效降低水電站勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)生故障的概率[1]。

2 案例分析

某水電廠位于廣西省，主要由水庫(kù)、一級(jí)水電站與二級(jí)水電站組成，裝機(jī)容量達(dá)到了53000kW，包括立式機(jī)組與臥式機(jī)組兩種機(jī)型，這兩種機(jī)組中的配套勵(lì)磁主要為電子控制式可控硅勵(lì)磁、直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁與微機(jī)型控制式勵(lì)磁等控制形式。在水力發(fā)電時(shí)，發(fā)電機(jī)與原動(dòng)機(jī)作為重點(diǎn)組成部件，一旦發(fā)電機(jī)內(nèi)部的勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障，會(huì)降低發(fā)電效率，也會(huì)對(duì)原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生較大影響。

3 水電站勵(lì)磁系統(tǒng)常見(jiàn)故障與處理技術(shù)

3.1 整流電源故障及處理技術(shù)

水電站在正常運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，發(fā)電機(jī)組中的可控硅并激采用26MW的機(jī)組，該機(jī)組在穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)的運(yùn)行電壓起到良好的調(diào)節(jié)與保護(hù)作用，發(fā)電機(jī)中的勵(lì)磁裝置能夠穩(wěn)定運(yùn)行。但是，由于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器和可控硅裝置產(chǎn)生回路故障，會(huì)影響發(fā)電機(jī)的運(yùn)行電壓與電流。有關(guān)技術(shù)人員通過(guò)對(duì)勵(lì)磁裝置進(jìn)行全面故障排查，重點(diǎn)檢查勵(lì)磁調(diào)節(jié)器抱和可控硅裝置的運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的檢測(cè)之后，發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器沒(méi)有出現(xiàn)運(yùn)行故障。

另外，技術(shù)人員對(duì)可控硅電源部位進(jìn)行詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)閘刀位置出現(xiàn)力非常嚴(yán)重的斷裂現(xiàn)象，勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行電流發(fā)生明顯異常，電機(jī)的運(yùn)行速率逐漸下降，因此，技術(shù)人員判斷是勵(lì)磁系統(tǒng)中的整流電源出現(xiàn)異常，電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重影響。

為了保證勵(lì)磁系統(tǒng)整流電源故障得到更好處理，有關(guān)技術(shù)人員需要在最短的時(shí)間內(nèi)更換可控硅電源，并準(zhǔn)確輸入B相閘刀，在保證勵(lì)磁系統(tǒng)可靠、有序運(yùn)行的前提之下，不斷提升發(fā)電機(jī)的整體運(yùn)行速率。技術(shù)人員也可以安裝靈敏性能較好的報(bào)警裝置，一旦電壓回路出現(xiàn)大范圍的運(yùn)行故障，該裝置能夠及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并開(kāi)展有關(guān)試驗(yàn)，為發(fā)電機(jī)提供穩(wěn)定的運(yùn)行電壓與電流。

3.2 失磁故障及處理技術(shù)

水電站勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)失磁故障的原因如下：①勵(lì)磁系統(tǒng)中的某個(gè)部位出現(xiàn)嚴(yán)重故障，該部位的錄波能夠準(zhǔn)確記錄故障位置，該部位的電壓數(shù)值會(huì)突然升高或降低，故有關(guān)技術(shù)人員需要在最短的時(shí)間之內(nèi)找到勵(lì)磁系統(tǒng)故障位置。②錄波在啟動(dòng)的過(guò)程當(dāng)中，各一段時(shí)間后，勵(lì)磁系統(tǒng)的電壓值會(huì)發(fā)生一定范圍的下降，一直降到負(fù)值，在該狀態(tài)之下，電流和定子電壓會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間的大幅度擺動(dòng)。

為了更好地處理水電站勵(lì)磁系統(tǒng)失磁故障，有關(guān)人員人員可以采取以下處理技術(shù)：①降低開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生故障的概率，例如，有關(guān)技術(shù)人員可以提前在勵(lì)磁系統(tǒng)開(kāi)關(guān)位置安裝故障監(jiān)控錄波器，對(duì)開(kāi)關(guān)位置進(jìn)行全面監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)該位置出現(xiàn)較大故障，要進(jìn)行妥善處理。②技術(shù)人員要對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)開(kāi)關(guān)的節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行全面檢查，并根據(jù)勵(lì)磁開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)原有的檢查方法進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提升勵(lì)磁開(kāi)關(guān)的安全性能[2]。

3.3 勵(lì)磁變高壓熔斷器爆裂故障及處理技術(shù)

勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)變高壓熔斷器爆裂故障的原因如下：①水電站中的水電機(jī)組結(jié)束運(yùn)行之后，機(jī)組出現(xiàn)明顯的跳閘現(xiàn)象，技術(shù)人員會(huì)聽(tīng)到響亮的鳴響。②由于有關(guān)技術(shù)人員對(duì)水電站勵(lì)磁系統(tǒng)檢查不及時(shí)，沒(méi)有按照計(jì)劃對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行全方位檢查，使得勵(lì)磁變B相高壓熔斷器出現(xiàn)非常嚴(yán)重的運(yùn)行故障，再加上系統(tǒng)調(diào)節(jié)器部位中的三相熔斷器出現(xiàn)較大裂紋，影響勵(lì)磁系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。

勵(lì)磁變高壓熔斷器爆裂故障處理措施如下：①技術(shù)人員根據(jù)水電站勵(lì)磁的運(yùn)行特點(diǎn)，重點(diǎn)檢查發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)部位，有效減少開(kāi)關(guān)跳閘故障的發(fā)生。②技術(shù)更換高壓側(cè)熔斷器，并結(jié)合水電站勵(lì)磁系統(tǒng)高壓側(cè)熔斷器運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，提前制定好相應(yīng)解決對(duì)策，在保證水電站勵(lì)磁系統(tǒng)可靠、有序、安全運(yùn)行的前提下，不斷降低高壓側(cè)熔斷器出現(xiàn)大規(guī)模運(yùn)行故障的概率。

3.4 自并勵(lì)試勵(lì)磁故障及處理技術(shù)

產(chǎn)生自并勵(lì)式勵(lì)磁故障的原因如下：①由于自并勵(lì)式勵(lì)磁裝置運(yùn)行時(shí)間比較長(zhǎng)，部分基件出現(xiàn)老化現(xiàn)象，影響機(jī)組的正常運(yùn)行[3]。②在改變工況的基礎(chǔ)之上，勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能不斷下降，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障，強(qiáng)勵(lì)不能夠完全滿足電網(wǎng)系統(tǒng)的整體運(yùn)行需求。③由于換向器與電刷的維護(hù)難度越來(lái)越大，操作人員在更換碳刷的過(guò)程當(dāng)中，要進(jìn)行帶電作業(yè)，勵(lì)磁機(jī)要立即停止運(yùn)行，影響換向器與電刷的維護(hù)效果。

處理措施：①合理控制自并勵(lì)式勵(lì)磁裝置的運(yùn)行時(shí)間，并定期檢查各個(gè)基件，一旦發(fā)現(xiàn)基件出現(xiàn)老化，要及時(shí)更換。②盡可能的采用自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)，有效提升勵(lì)磁系統(tǒng)的精度。③采用先進(jìn)的GEC-2E型全數(shù)字式非線性勵(lì)磁裝置，并在功率柜內(nèi)部安裝三相全控整流橋，不斷降低換向器與電刷的維護(hù)難度。

另外，如果自并勵(lì)試勵(lì)磁系統(tǒng)初選繞組故障，會(huì)影響系統(tǒng)的電氣性能，容易引發(fā)嚴(yán)重的勵(lì)磁接地故障，因此，相關(guān)操作人員需要根據(jù)勵(lì)磁回路的絕緣性能，判斷系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的位置，做好全面檢查工作。研究表明，通過(guò)對(duì)水電站勵(lì)磁系統(tǒng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行全面監(jiān)控，能夠有效提升勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)逆狀態(tài)。由于系統(tǒng)中的繼電器接點(diǎn)出現(xiàn)嚴(yán)重故障，會(huì)對(duì)系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力起到一定影響，因此，有關(guān)技術(shù)人員需要采用先進(jìn)的變量監(jiān)控方式進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁開(kāi)關(guān)出現(xiàn)較大故障，及時(shí)處理，有效減少自并勵(lì)試勵(lì)磁故障的發(fā)生。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上，通過(guò)詳細(xì)介紹整流電源故障、失磁故障、勵(lì)磁變高壓熔斷器爆裂故障、自并勵(lì)式勵(lì)磁故障原因與處理技術(shù)，能夠幫助水電站中的技術(shù)人員更好的了解勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。對(duì)于水電站中的有關(guān)技術(shù)人員而言，在實(shí)際工作中，要定期對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，在保證水電站勵(lì)磁系統(tǒng)可靠運(yùn)行的前提下，不斷減少其發(fā)生故障的概率，推動(dòng)我國(guó)水利工程的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]曹春建，方 杰，黃靖乾，等.水電站水機(jī)電系統(tǒng)仿真建模及動(dòng)態(tài)特性分析[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2018，35（08）：132～138.

[2]蘇敬愛(ài).水電站電氣設(shè)備改造應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題——以坂頭二級(jí)水電站為例[J].湖南水利水電，2018（03）：75～77.

[3]傅國(guó)斌，趙世昌，肖 明，等.某水電站3號(hào)發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定試驗(yàn)分析[J].青海電力，2018，37（01）：24～27+35.

收稿日期：2018-9-23

作者簡(jiǎn)介：謝 毅（1974-），男，助理工程師，大專，主要從事發(fā)電廠電力系統(tǒng)維護(hù)工作。