水電站勵(lì)磁系統(tǒng)故障處理研究

吳炙坤

摘要：勵(lì)磁系統(tǒng)是幫助發(fā)電機(jī)同步發(fā)電并穩(wěn)定發(fā)電電壓和電力系統(tǒng)的重要裝置，也是水電站中最重要的控制系統(tǒng)，出現(xiàn)故障直接影響水電站和電網(wǎng)的安全，因此本文對(duì)水電站勵(lì)磁系統(tǒng)常見故障處理進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：水電站;勵(lì)磁系統(tǒng);故障處理

水電站勵(lì)磁系統(tǒng)承擔(dān)著調(diào)節(jié)和控制發(fā)電機(jī)組無功功率和出口電壓的任務(wù)，一旦發(fā)生運(yùn)行故障，會(huì)嚴(yán)重影響水電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至引發(fā)水電站棄水、水電機(jī)組停運(yùn)等事故，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。為了提高水電站勵(lì)磁系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，應(yīng)結(jié)合水電站勵(lì)磁系統(tǒng)故障原因，采取有效解決對(duì)策，推動(dòng)水電站的可持續(xù)發(fā)展。

一、水電站勵(lì)磁系統(tǒng)的基本概念

水電站勵(lì)磁系統(tǒng)在正常工作過程中，主要是水電站發(fā)電機(jī)組中勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在發(fā)揮重要作用。一般情況下，按照水電站勵(lì)磁發(fā)電功率的各種提供方式來看，水電站勵(lì)磁系統(tǒng)可以分為兩種，一種是他勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，另一種是自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。他勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的功率通常情況下是來自與水電站發(fā)電機(jī)同軸的發(fā)電機(jī)。自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)主要由水電站發(fā)電機(jī)中的定子來提供勵(lì)磁功率的，某種程度上是一種靜止勵(lì)磁系統(tǒng)。

二、水電站勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)揮的作用

水電站勵(lì)磁系統(tǒng)主要是通過對(duì)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子電流的控制對(duì)發(fā)電機(jī)組無功功率進(jìn)行控制及合理分配，在一定程度上提高水電站發(fā)電機(jī)組在并行運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性與安全性。由于自動(dòng)勵(lì)磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，安全性能好，運(yùn)行維護(hù)方便，被廣泛應(yīng)用。水電站的勵(lì)磁系統(tǒng)在發(fā)生常見故障時(shí)，為保證發(fā)電機(jī)組不受影響，就需要?jiǎng)?lì)磁系統(tǒng)具有較強(qiáng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)和保護(hù)能力，為了更直觀的說明水電站的勵(lì)磁系統(tǒng)，本文以龍宮洞水電站中的自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的主要配置來進(jìn)行說明。如表一所示：根據(jù)表一所示，龍宮洞水電站的發(fā)電機(jī)組中采用的勵(lì)磁系統(tǒng)能夠利用智能化處理系統(tǒng)，對(duì)水電站的正常工作起到非常重要的作用，可以提高水電站發(fā)電的工作效率，水電站發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)滅磁，從而降低了事故率。

三、水電站勵(lì)磁系統(tǒng)的常見故障分析及對(duì)策

1.失磁故障

某水電站勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)生失磁故障，保護(hù)動(dòng)作以及錄波記錄顯示故障發(fā)生時(shí)轉(zhuǎn)子電壓下降的突變量發(fā)生明顯變化，從錄波起動(dòng)開始，經(jīng)過56ms后轉(zhuǎn)子電壓下降到0.400ms，最后變?yōu)樨?fù)值，在轉(zhuǎn)子電壓下降的同時(shí)電流和定子電壓發(fā)生了劇烈搖擺，之后出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作。工作人員對(duì)勵(lì)磁功率電源的交流側(cè)開關(guān)進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)開關(guān)的輔助接點(diǎn)發(fā)生松動(dòng)，松動(dòng)造成開關(guān)處接觸電阻偏大，導(dǎo)致勵(lì)磁系統(tǒng)逆變滅磁后引發(fā)了失磁故障。為避免失磁故障發(fā)生，及時(shí)發(fā)現(xiàn)開關(guān)接點(diǎn)處的故障，可以在勵(lì)磁功率電源的交流側(cè)開關(guān)的輔助接點(diǎn)處安裝一個(gè)故障監(jiān)控錄波器，對(duì)這一部位加強(qiáng)監(jiān)控，同時(shí)要定期對(duì)這一輔助接點(diǎn)進(jìn)行檢查，及時(shí)進(jìn)行緊固，不斷提高輔助接點(diǎn)的可靠性，減少并預(yù)防失磁故障的發(fā)生。

2.發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行故障

某水電站在機(jī)組起動(dòng)后發(fā)電機(jī)升壓時(shí)，電壓先上升到額定值，之后迅速下降到0。工作人員對(duì)機(jī)組進(jìn)行手動(dòng)起勵(lì)，發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子絕緣經(jīng)檢測(cè)都正常，單獨(dú)進(jìn)行發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁逆變?cè)囼?yàn)，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)出口電壓都可以穩(wěn)定在額定電壓，但是將發(fā)電機(jī)出口開關(guān)推到工作位置的過程中有報(bào)警顯示母線B相有金屬性接地，但開關(guān)到達(dá)實(shí)驗(yàn)位置后報(bào)警消失，由此可以判斷是發(fā)電機(jī)出口開關(guān)發(fā)生了故障。由于開關(guān)沒有斷開，發(fā)電機(jī)升壓后，三相電壓不同期使勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的控制脈沖被破壞，發(fā)電機(jī)電壓自動(dòng)逆變滅磁。因此在故障發(fā)生時(shí)，工作人員要檢查報(bào)警記錄，及時(shí)分析并發(fā)現(xiàn)故障原因，提高責(zé)任意識(shí)，認(rèn)真做好開關(guān)運(yùn)行、檢修工作。

3泊復(fù)勵(lì)式勵(lì)磁故障

自復(fù)勵(lì)方式的勵(lì)磁系統(tǒng)雖然線路復(fù)雜、維護(hù)難度大、工作量大、對(duì)環(huán)境要求高，但是對(duì)靜態(tài)電壓的調(diào)節(jié)精度比較高，而且在發(fā)生短路的時(shí)，可以提供強(qiáng)勵(lì)電流，具有很強(qiáng)的電流補(bǔ)償作用。某水電站采用雙繞組電抗分流勵(lì)磁系統(tǒng)，機(jī)組啟動(dòng)之后，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)出口電壓三相不平衡，并網(wǎng)之后增加機(jī)組無功負(fù)荷，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流逐漸減小，最后使發(fā)電機(jī)處于欠勵(lì)磁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行檢查之后發(fā)現(xiàn)，勵(lì)磁線圈的主、副繞組相序出現(xiàn)了錯(cuò)誤，導(dǎo)致機(jī)組無功負(fù)荷不斷增加時(shí)勵(lì)磁電流不斷減小。為了解決這一問題，工作人員要改正主、副繞組的相序，不斷提高檢修與驗(yàn)收的質(zhì)量。

4.整流電源故障

某一水電站采用的是26MW的可控硅自并激機(jī)組，啟動(dòng)機(jī)組后發(fā)電機(jī)卻不起壓，工作人員對(duì)機(jī)組的外部條件進(jìn)行了檢查，沒有發(fā)生異常，勵(lì)磁裝置也沒有發(fā)生報(bào)警。在這種狀況下可能出現(xiàn)的故障原因是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和可控硅整流裝置電氣回路發(fā)生了故障或者是整個(gè)電源都出現(xiàn)了故障。為了解決這一問題，需要對(duì)兩個(gè)可能性的故障進(jìn)行排除，工作人員先檢查勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和可控硅整流裝置的電氣回路，但沒有發(fā)現(xiàn)異常，第一種可能可以排除。之后檢查可控硅電源，發(fā)現(xiàn)電源輸入閘刀的B相發(fā)生了斷裂，導(dǎo)致整流電源缺相，因此發(fā)電機(jī)無法正常起壓。勵(lì)磁裝置不報(bào)警是因?yàn)殚l刀的一側(cè)相斷裂后導(dǎo)致勵(lì)磁同步電壓無法建立，同時(shí)，由于同步電壓回路設(shè)置的故障信號(hào)報(bào)警靈敏度太低，使得警報(bào)無法發(fā)出。為了解決這一故障，工作人員應(yīng)當(dāng)更換可控硅電源斷裂的閘刀B相，并且提高同步電壓回路故障信號(hào)進(jìn)行報(bào)警的靈敏度，經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)試正常之后可以投入使用。

結(jié)語(yǔ)：

總之，勵(lì)磁系統(tǒng)是水電站的重要組成部分，一旦發(fā)生故障，應(yīng)及時(shí)查閱系統(tǒng)操作記錄和報(bào)警記錄，仔細(xì)分析勵(lì)磁系統(tǒng)故障原因，判斷故障發(fā)生位置，在勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)備檢修過程中，嚴(yán)格把關(guān)，做好系統(tǒng)設(shè)備的檢查和試驗(yàn)，檢修完成后及時(shí)驗(yàn)收，避免勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)備在投運(yùn)后再次發(fā)生故障，全面提高水電站勵(lì)磁系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，推動(dòng)我國(guó)水電站快速發(fā)展。