火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析

喬艷兵

（京能集團(tuán)山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046021）

0 引 言

電力是關(guān)系到人們?nèi)粘Ｉ詈蛧?guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的支柱性行業(yè)，將勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)用到電力中具有舉足輕重的作用，有助于確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。近年來(lái)，我國(guó)電力資源消耗量呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢(shì)，以燃煤為原料的火力發(fā)電廠在電力企業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位。鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽有助于帶動(dòng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)能將汽輪機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能快速轉(zhuǎn)化為電能。勵(lì)磁系統(tǒng)作為一類(lèi)供給同步發(fā)電機(jī)電源的系統(tǒng)，是構(gòu)成發(fā)電機(jī)的重要組成部分，其安全可靠運(yùn)行，對(duì)確?；鹆Πl(fā)電廠和發(fā)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要作用。

1 勵(lì)磁系統(tǒng)介紹

勵(lì)磁系統(tǒng)的功能包括無(wú)功分配、電壓控制、電力設(shè)備安全運(yùn)行以及電力穩(wěn)定性等，通過(guò)了解靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)可知，勵(lì)磁電源來(lái)源于發(fā)電機(jī)的機(jī)端位置處。勵(lì)磁變壓器中的輸入電壓從發(fā)電機(jī)端的電壓降至整流單元來(lái)獲取，晶閘管跨界器、滅磁電阻和磁場(chǎng)斷路器共同構(gòu)成滅磁回路。與勵(lì)磁調(diào)節(jié)器有一致功能的是接口電路，被廣泛應(yīng)用于控制和測(cè)量信號(hào)的電隔離中。勵(lì)磁系統(tǒng)在實(shí)際的使用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了對(duì)硅整流器的有效運(yùn)用，通過(guò)對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行有效控制，完成對(duì)同步發(fā)電機(jī)端電壓的有效控制，系統(tǒng)由可控硅整流器單元、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁變壓器、滅磁單元及起勵(lì)單元構(gòu)成[1]。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器主程序見(jiàn)圖1。

圖1 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器主程序

2 火電廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用

勵(lì)磁系統(tǒng)由勵(lì)磁控制和勵(lì)磁功率輸出兩部分構(gòu)成，不僅能為發(fā)電機(jī)廠提供支流電流，并且還完成了對(duì)發(fā)電機(jī)支流磁場(chǎng)的建立。通過(guò)有效控制勵(lì)磁，有助于確保發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行，當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障后，能有效調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，確保發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面。第一，電壓控制功能。為了確保發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行，做好電壓控制工作具有必要性。應(yīng)保證系統(tǒng)在正常運(yùn)行狀態(tài)下，為發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁功率，并結(jié)合不同的負(fù)荷情況，有效調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓給定水平的有效維持。第二，無(wú)功分配。需要對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的無(wú)功功率進(jìn)行合理分配，充分發(fā)揮調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組中功率因數(shù)、電流及無(wú)功功率參數(shù)的有效控制。第三，確保電力設(shè)備的安全運(yùn)行。在電力設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，要提升系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和靜脈穩(wěn)定性。一旦發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障情況，需要及時(shí)將故障切斷，有效維護(hù)電力系統(tǒng)中的電壓，以便加速電壓的快速恢復(fù)，確保電力設(shè)備運(yùn)行的安全性[2]。

3 火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析

3.1 發(fā)電機(jī)無(wú)法起壓

發(fā)電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)無(wú)法起壓的情況，分析發(fā)電機(jī)起壓情況可知，與剩磁過(guò)少有直接關(guān)系，并且系統(tǒng)在實(shí)際維修過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的接線(xiàn)錯(cuò)誤現(xiàn)象，影響設(shè)備啟動(dòng)瞬間電流傳輸效果，剩磁消失現(xiàn)象明顯，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中無(wú)法完成電壓建立工作。

3.2 發(fā)電機(jī)失磁

火力發(fā)電機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)電機(jī)失磁現(xiàn)象較為常見(jiàn)，該種現(xiàn)象產(chǎn)生受發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的校正器電流增大影響較大，導(dǎo)致電子電壓表出現(xiàn)異常指示情況。若指針為0時(shí)，會(huì)促使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速頻率增加，進(jìn)而引發(fā)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重的異常轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象。

3.3 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地

發(fā)電機(jī)作為一類(lèi)電氣設(shè)備，是火力發(fā)電廠中的重要組成部分，在實(shí)際使用過(guò)程中，主要是通過(guò)煤炭燃燒來(lái)提供能量，并將能量轉(zhuǎn)化為電能。在此作業(yè)環(huán)境下，發(fā)電機(jī)在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)明顯的積灰現(xiàn)象，再加之發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子槽口處出現(xiàn)絕緣損壞現(xiàn)象，增加了接地事故的發(fā)生概率。由于發(fā)電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地情況，進(jìn)而對(duì)發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了較大影響，使得電網(wǎng)的安全性下降，對(duì)用戶(hù)安全使用造成了極大的危害[3]。

3.4 自并勵(lì)磁系統(tǒng)故障

發(fā)電廠在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)檢測(cè)發(fā)電勵(lì)磁互感器出現(xiàn)明顯的電流突變情況，并且在較短時(shí)間內(nèi)促使勵(lì)磁互感器達(dá)到了飽和狀態(tài)，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作于40 ms后出現(xiàn)。在10 ms后，勵(lì)磁開(kāi)關(guān)呈關(guān)閉狀態(tài)，引發(fā)跳機(jī)情況的產(chǎn)生。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行分析可知，事故發(fā)生在B相回路位置處，短路電流存在于電流互感器中，高壓繞組和電流互感器也會(huì)參與其中，引發(fā)故障的產(chǎn)生。另外，勵(lì)磁變電動(dòng)力在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)超出系統(tǒng)穩(wěn)定所能夠承受的極限，導(dǎo)致絕緣裝置出現(xiàn)明顯的開(kāi)裂和高壓繞組出現(xiàn)移位等現(xiàn)象。

4 火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障產(chǎn)生的原因

通過(guò)分析發(fā)電廠中電網(wǎng)的運(yùn)行情況可知，由于機(jī)組長(zhǎng)期處于孤網(wǎng)當(dāng)中，磁場(chǎng)在旋轉(zhuǎn)期間，若整個(gè)磁場(chǎng)均是按照同一個(gè)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，磁場(chǎng)中的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)主要是按照以下角度進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，即Wc=Wo-Wr。其中，Wo代表定子側(cè)電源的電角速度，Wr代表轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中所產(chǎn)生的電角速度，Wc代表與磁場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)速度。定制電流與轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電流之間存在著較大關(guān)聯(lián)，要求相關(guān)工作人員應(yīng)重視兩者之間的關(guān)系?；鹆Πl(fā)電廠的實(shí)際運(yùn)行情況包括以下幾方面內(nèi)容。第一，電網(wǎng)容量會(huì)出現(xiàn)過(guò)小情況，并且在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中極易受到其他因素的影響，引發(fā)各種不平衡問(wèn)題。第二，發(fā)電機(jī)在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，始終處于低頻狀態(tài)，需要將發(fā)電機(jī)的頻率控制在48.3 Hz左右。第三，發(fā)電機(jī)在實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中電壓處于過(guò)低狀態(tài)，并且其運(yùn)轉(zhuǎn)工作還會(huì)對(duì)后續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)造成極大的影響。從以上分析中可以看出，各種問(wèn)題的產(chǎn)生與電網(wǎng)中的壓力過(guò)于薄弱有直接關(guān)系，其中負(fù)荷不平衡問(wèn)題是造成電網(wǎng)壓力過(guò)于薄弱的主要原因。

5 火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障處理措施

5.1 發(fā)電機(jī)無(wú)法起壓故障處理

勵(lì)磁系統(tǒng)故障是火力發(fā)電廠在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中一種常見(jiàn)故障現(xiàn)象，增加了發(fā)電機(jī)無(wú)法起壓故障發(fā)生的概率，對(duì)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行造成了較大的影響。在處理發(fā)電機(jī)無(wú)法起壓故障時(shí)，要求設(shè)備維護(hù)人員在對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和維修時(shí)，有效解決勵(lì)磁線(xiàn)路的連接狀態(tài)，對(duì)勵(lì)磁線(xiàn)路故障進(jìn)行有效判斷，以便充分了解故障的發(fā)生位置。為了避免線(xiàn)路的接線(xiàn)出現(xiàn)錯(cuò)誤而導(dǎo)致電流傳輸形成回路情況，而造成剩磁消失。在對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行檢查前，需要將回路電路切斷。當(dāng)檢測(cè)工作結(jié)束后，再將回路恢復(fù)，以確保發(fā)電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行[4]。

5.2 發(fā)電機(jī)失磁故障處理

發(fā)電機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重的失磁故障，與電網(wǎng)電壓速度和供電質(zhì)量下降有直接關(guān)系。由于電壓降低的時(shí)間較快，引發(fā)電網(wǎng)出現(xiàn)嚴(yán)重的震蕩現(xiàn)象，引發(fā)大范圍停電事故的產(chǎn)生，對(duì)用戶(hù)的安全用電造成了較大影響。因此，需要有效分析對(duì)用戶(hù)安全使用造成的危害，及時(shí)處理出現(xiàn)的故障。為了確保故障發(fā)電機(jī)能夠盡快脫離于發(fā)電機(jī)組，應(yīng)采用隔離停機(jī)方法，加強(qiáng)發(fā)電機(jī)組的檢修及維護(hù)工作[5]。

5.3 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地故障處理

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地故障的產(chǎn)生，對(duì)發(fā)電機(jī)組造成的危害較大。故障維護(hù)人員在進(jìn)行故障處理時(shí)，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行日常的維護(hù)和巡檢，降低發(fā)電機(jī)兩點(diǎn)接地故障發(fā)生概率。同時(shí)，還需要加大對(duì)接地故障處理的力度，將絕緣監(jiān)測(cè)裝置安裝到發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁回路中，對(duì)發(fā)電機(jī)中存在的故障進(jìn)行及時(shí)處理，以確保發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提升發(fā)電機(jī)的作業(yè)安全性和穩(wěn)定性。另外，在進(jìn)行發(fā)電機(jī)的日常維護(hù)工作時(shí)，需要對(duì)勵(lì)磁回路絕緣電阻和發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子接地情況進(jìn)行有效檢測(cè)，以確保發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)發(fā)電機(jī)運(yùn)行質(zhì)量的提升，有效解決發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地的故障問(wèn)題[6]。

5.4 自并勵(lì)磁系統(tǒng)故障處理方法

在使用實(shí)驗(yàn)檢測(cè)對(duì)故障進(jìn)行檢修時(shí)，應(yīng)全面掌握感應(yīng)電壓情況。首先，為了提升勵(lì)磁變壓器質(zhì)量控制效果，應(yīng)提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其次，需要有效檢查電流互感器，并做好重新安裝工作，改變傳統(tǒng)的澆筑式原理，以提升系統(tǒng)的整體運(yùn)行效果和運(yùn)行質(zhì)量。再次，還需要有效評(píng)估電流互感器的布置情況，確保電流互感器維護(hù)工作的有效實(shí)施，確保各項(xiàng)維護(hù)工作的順利實(shí)施和開(kāi)展。最后，取消絕緣隔板，引發(fā)故障的產(chǎn)生，絕緣隔板并不是主要因素，由于環(huán)氧板自身的吸潮性能較好，應(yīng)做好特殊的分析，以確保安裝位置選擇的合理性。從整體安裝情況上來(lái)看，引發(fā)潮濕現(xiàn)象的產(chǎn)生的原因是絕緣隔板未能將自身的絕緣作用充分發(fā)揮出來(lái)，受潮濕影響，是導(dǎo)致電氣絕緣效果不好的主要原因。

6 故障解決方法

在處理火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障時(shí)，應(yīng)保證勵(lì)磁回路的接線(xiàn)有較高的準(zhǔn)確性，并將標(biāo)識(shí)牌和掛標(biāo)貼在線(xiàn)頭上，避免相關(guān)問(wèn)題的產(chǎn)生。另外，在開(kāi)展直流電阻實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前將回路徹底斷開(kāi)，待所有實(shí)驗(yàn)檢查工作結(jié)束之后，再重新接通回路。若所有的線(xiàn)路無(wú)法斷開(kāi)，應(yīng)保證勵(lì)磁器與直流電之間接觸方式的合理性，深入檢查發(fā)電機(jī)的起勵(lì)電源，保證系統(tǒng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性。當(dāng)所有的檢測(cè)工作結(jié)束之后，相關(guān)人員需要對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)確保各項(xiàng)指標(biāo)均穩(wěn)定后，方可應(yīng)用到實(shí)際工作中。

7 結(jié) 論

火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，勵(lì)磁系統(tǒng)故障現(xiàn)象較為常見(jiàn)，對(duì)發(fā)電機(jī)和電能的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了較大影響。因此，需要有效解決火力發(fā)電廠中發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障，做好勵(lì)磁系統(tǒng)接線(xiàn)檢測(cè)工作，確保絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置的合理性，降低勵(lì)磁系統(tǒng)故障發(fā)生概率，防止更大范圍電力故障現(xiàn)象的產(chǎn)生，確保發(fā)電企業(yè)的穩(wěn)定性，將故障引發(fā)的損失控制在一定范圍內(nèi)，確保電力企業(yè)各項(xiàng)工作的安全穩(wěn)定運(yùn)行。