發(fā)電機勵磁系統(tǒng)常見故障探究

【摘 要】勵磁系統(tǒng)作為發(fā)電機的重要組成部分，其運行的穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到發(fā)電機正常發(fā)電和電力系統(tǒng)安全運行。本文分析了勵磁系統(tǒng)中常見故障產(chǎn)生的原因，提出合理化的解決對策，具有一定借鑒參考意義。

【關(guān)鍵詞】勵磁系統(tǒng);失磁故障;發(fā)電機

1 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)概述

勵磁系統(tǒng)作為發(fā)電機的重要組成部分，由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩部分組成，其中勵磁功率單元是向同步發(fā)電機的勵磁繞組提供可靠的直流勵磁電流，勵磁調(diào)節(jié)裝置是按照發(fā)電機和電力系統(tǒng)運行的要求，根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準則自動調(diào)節(jié)控制功率單元的勵磁電流。

勵磁系統(tǒng)主要為發(fā)電機的勵磁繞組提供勵磁電源，以滿足發(fā)電機正常發(fā)電和電力系統(tǒng)安全運行的需要。但在發(fā)電機勵磁系統(tǒng)運行過程中容易出現(xiàn)一些常見故障，研究表明，勵磁系統(tǒng)故障是發(fā)電機故障停機和非計劃停運的主要原因。勵磁系統(tǒng)故障必然會對電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性帶來不利影響。因此，對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)常見故障進行分析，尋找出行之有效的解決策略非常重要。

2發(fā)電機勵磁系統(tǒng)常見故障及處理

2.1起勵無法升壓

勵磁系統(tǒng)工作時，首先要勵磁建壓，然后產(chǎn)生勵磁電流。勵磁建壓需要借助剩余磁化強度。剩磁多少是發(fā)電機勵磁系統(tǒng)能否進行勵磁建壓的主要因素。發(fā)電機在起勵時無法升壓的故障多發(fā)生在新安裝或停運時間較長的的發(fā)電機中。

2.1.1起勵時無法升壓的原因

（1）起勵繼電器線圈或觸點故障，導(dǎo)致起勵無法正常。

（2）勵磁回路故障。

（3）微機型勵磁調(diào)節(jié)器故障或參數(shù)設(shè)置不正確。

2.1.2 處理措施

對于新安裝的發(fā)電機，要檢查其剩磁情況，并通過采取相應(yīng)的操作觀察其運行情況。對于機組停運時間較長的發(fā)電機組，一旦發(fā)現(xiàn)無法勵磁升壓時，要對勵磁回路進行全面檢查，特別是回路接線和電刷。若是起勵繼電器故障，則對損壞部位進行更換。微機型勵磁調(diào)節(jié)器則查看其電壓設(shè)定值是否正確。

2.2 碳刷和集電環(huán)過熱有火花

碳刷和集電環(huán)是發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的重要組成部分，也是發(fā)電機動接觸和能量傳遞的設(shè)備。當發(fā)生碳刷和集電環(huán)過熱、火花故障時，會對勵磁系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備使用壽命造成影響甚至會燒毀發(fā)電機勵磁系統(tǒng)。

2.2.1 碳刷和集電環(huán)過熱有火花原因

（1）機械原因。碳刷與刷握卡澀、位置不正確、彈簧壓力不均衡、集電環(huán)偏心、磨損等原因造成熱量無法及時散發(fā)，溫度急劇升高，接觸面產(chǎn)生火花甚至發(fā)生環(huán)火。

（2）氣膜原因。碳刷和集電環(huán)接觸面產(chǎn)生氣膜和跳動，造成流過碳刷的電流極度不穩(wěn)定。

（3）碳刷卡阻、阻值變大。碳刷流過電流后發(fā)熱，刷體膨脹，造成明顯的卡阻。集電環(huán)氧化膜太厚，導(dǎo)致碳刷與刷辮接觸電阻變大，增加了碳刷電阻的發(fā)熱程度。

（4）軸承振動大。軸承振動對碳刷的影響容易被忽視。軸承振動會引起碳刷、刷架、彈簧及引線松動，接觸電阻變大，造成碳刷局部發(fā)熱，甚至發(fā)生火花。

2.2.2 處理措施

首先，碳刷安裝前選用材質(zhì)均勻、耐磨性好品質(zhì)高的碳刷。在安裝碳刷時，保證碳刷傳動通暢，留有通脹裕度，不存在卡澀情況。其次，維持集電環(huán)表面清潔無垢，建立氧化碳素薄膜層，實現(xiàn)碳刷與集電環(huán)滑動接觸的正常導(dǎo)流。定期測量和掌握碳刷和滑環(huán)表面有無過熱現(xiàn)象。使用接觸面開槽、鉆斜孔的碳刷來減輕或消除“氣墊現(xiàn)象”。再次，降低機組軸系的振動參數(shù)，保證碳刷和集電環(huán)滑動接觸平穩(wěn)，集電環(huán)徑向跳動應(yīng)不超過允許值。

2.3 勵磁系統(tǒng)失磁

發(fā)電機實際使用中失磁故障是較為常見，即在發(fā)電機運行過程中轉(zhuǎn)子失去勵磁電流，出現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁場消失的情況。

2.3.1 失磁產(chǎn)生的原因

發(fā)電機失磁產(chǎn)生的原因主要是發(fā)電機勵磁系統(tǒng)出現(xiàn)故障。失磁故障時往往伴隨轉(zhuǎn)子電流為、定子電流增大并擺動、無功功率表指示到負值區(qū)域、轉(zhuǎn)子電壓表指示異常等現(xiàn)象。

2.3.2 處理措施

失磁故障發(fā)生時，如需緊急處理則快速降低有功功率至規(guī)定值。若發(fā)電廠內(nèi)電壓受到影響，不支持檢修，則應(yīng)快速啟動備用電源，失磁發(fā)電機可不必立即與電網(wǎng)斷開連接，但一般不能大于30min。嚴重時應(yīng)立即與電網(wǎng)解列，停機隔離，迅速組織運行人員對發(fā)電機進行故障全面排查，找出導(dǎo)致發(fā)電機失磁的原因并修復(fù)，恢復(fù)發(fā)電機與電網(wǎng)系統(tǒng)同步狀態(tài)。

2.4 勵磁回路轉(zhuǎn)子兩點接地

發(fā)電機滑環(huán)、引線、轉(zhuǎn)子槽口絕緣發(fā)生損壞，端部積灰嚴重時，將會引起發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地故障。但轉(zhuǎn)子一點接地，發(fā)電機組尚且夠繼續(xù)運行。

2.4.1 勵磁回路轉(zhuǎn)子兩點接地產(chǎn)生原因

發(fā)電機勵磁回路一點接地故障惡化，出現(xiàn)勵磁電流或轉(zhuǎn)子繞組回路任何一處兩點接地，導(dǎo)致發(fā)電機斷路器跳閘。

2.4.2 處理措施

加強機組設(shè)備的巡視檢查與維護，判斷評估發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地狀況，采取定期測定發(fā)電機回路中絕緣電阻等積極有效的措施預(yù)防發(fā)電機出現(xiàn)轉(zhuǎn)子兩點接地故障。當發(fā)生發(fā)電機轉(zhuǎn)子出現(xiàn)一點接地故障時，及時查找接地點，采取措施清除，回路中安裝絕緣監(jiān)測裝置，避免兩點接地造成嚴重危害。

3.結(jié)束語

勵磁系統(tǒng)的正常運行與否對發(fā)電機安全運行起著至關(guān)重要的作用。對勵磁系統(tǒng)常見故障的有效分析，并根據(jù)故障情況制定切實可行的對策，降低勵磁系統(tǒng)故障發(fā)生的概率，確保發(fā)電機安全穩(wěn)定運行，提高發(fā)電機技術(shù)經(jīng)濟指標，滿足電力系統(tǒng)安全可靠運行的需要。

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基金項目：

湖北省創(chuàng)新行動計劃，發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學資源庫，編號：XM-06-01_S42

作者簡介：

李銀玲（1984年09月），女，河南商丘人，碩士，講師，主要從事變流器、電力系統(tǒng)方面研究

（作者單位：湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學院）