勵(lì)磁系統(tǒng)常見故障及處理

王樹峰

（唐山中厚板材有限公司，河北 唐山 063000）

1 無刷勵(lì)磁控制系統(tǒng)

無刷勵(lì)磁控制系統(tǒng)：由永磁機(jī)、主勵(lì)磁機(jī)、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁功率單元等幾部分助成。工作原理見圖1。

圖1 無刷勵(lì)磁系統(tǒng)原理圖

副勵(lì)磁機(jī)FL是一個(gè)永磁式中頻發(fā)電機(jī)，其發(fā)出的三相交流電經(jīng)功率單元的晶閘管全控橋整流后，直接送到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路作勵(lì)磁電源，因?yàn)閯?lì)磁機(jī)的電樞與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子同軸旋轉(zhuǎn)，所以它們之間不需要任何滑環(huán)與電刷等轉(zhuǎn)動(dòng)接觸元件，這就實(shí)現(xiàn)了無刷勵(lì)磁。主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞組JLLQ是靜止的，是一個(gè)磁極靜止，電樞旋轉(zhuǎn)的同步發(fā)電機(jī)。靜止的勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組便于自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)對(duì)勵(lì)磁機(jī)輸出電流的控制，以維持發(fā)電機(jī)端電壓保持恒定。

總之，相比過去勵(lì)磁方式，它革除了滑環(huán)和碳刷等轉(zhuǎn)動(dòng)接觸部分。由于與轉(zhuǎn)子回路直接連接的元件都是旋轉(zhuǎn)的，因而轉(zhuǎn)子回路的電壓電流都不能用普通的直流電壓表、直流電流表直接進(jìn)行監(jiān)視，轉(zhuǎn)子繞組的絕緣情況也不便監(jiān)視，二極管與可控硅的運(yùn)行狀況，接線是否松脫，熔絲是否熔斷等等都不便監(jiān)視。因而在運(yùn)行維護(hù)上不太方便，但隨著科技的發(fā)展，監(jiān)視問題正在得到逐步解決。

同步發(fā)電機(jī)采用無刷勵(lì)磁是同步電機(jī)結(jié)構(gòu)上的重大變革，它不僅取消了直流機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中的機(jī)械整流部分，而且也取消了以往半導(dǎo)體勵(lì)磁中的炭刷和集電環(huán)。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路成為全部無觸點(diǎn)的電路，提高了勵(lì)磁效率和可靠性。GEX-2000系列勵(lì)磁系統(tǒng)在我公司內(nèi)也得到廣泛的應(yīng)用，例如1#、2#、3#高爐煤氣余溫余壓發(fā)電系統(tǒng)的勵(lì)磁系統(tǒng)（TRT），1#、2#7100電拖風(fēng)機(jī)的LCI勵(lì)磁系統(tǒng)，燒結(jié)余熱發(fā)電站勵(lì)磁系統(tǒng)，煉鋼飽和發(fā)電勵(lì)磁系統(tǒng)。

勵(lì)磁裝置是發(fā)電機(jī)的主要輔機(jī)，其性能好壞直接關(guān)系到電力生產(chǎn)的可靠性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，微機(jī)型勵(lì)磁裝置在同步發(fā)電機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于保障發(fā)電機(jī)能夠穩(wěn)定地運(yùn)行，起到了關(guān)鍵的作用。微機(jī)勵(lì)磁裝置的調(diào)試和維護(hù)對(duì)保證電力生產(chǎn)的安全運(yùn)行具有十分重要的意義。本文針對(duì)勵(lì)磁裝置現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和檢修以及運(yùn)行過程中常見的問題進(jìn)行了分析和探討，并提出了解決方案。

2 常規(guī)維保

GEX-2000勵(lì)磁裝置硬件簡(jiǎn)潔可靠，一般不需要特別維護(hù)，只需在停機(jī)時(shí)常規(guī)檢查。

（1）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器檢查，包括參數(shù)設(shè)置、通道切換、各部分元件是否正常，有無異味。

（2）晶閘管整流裝置檢查，包括晶閘管快速熔斷器，電壓、電流表，隔離開關(guān)。

（3）滅之開關(guān)柜檢查，檢查勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓，及相關(guān)勵(lì)磁斷路器。

（4）磁變壓器檢查，包括勵(lì)磁變壓器接地線是否松動(dòng)，繞組是否有異常發(fā)熱[1]。

（5）各部件及接線端子是否松動(dòng)，清掃柜內(nèi)的灰塵及異物，以消除由此引起的短路、絕緣降低、散熱不良等事故隱患，改善運(yùn)行環(huán)境，提高設(shè)備正常使用壽命。

3 常見故障及處理

3.1 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器常見故障及處理

（1）電壓測(cè)量故障：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器人機(jī)界面顯示相應(yīng)的報(bào)警信息，運(yùn)行主通道切至備用通道。

故障原因：①發(fā)電機(jī)TV回路斷開（開關(guān)斷開、端子接線松、TV斷線故障）。②勵(lì)磁調(diào)節(jié)器檢測(cè)定子電壓的檢測(cè)回路故障。

處理方法及過程：①檢查勵(lì)磁系統(tǒng)定子電壓接線回路是否有開關(guān)斷開、TV回路熔絲故障或端子接線松的情況，如果開關(guān)跳開或端子接線松，則合上開關(guān)或緊固端子；如果熔絲故障，則更換熔絲，檢查電壓測(cè)量回路正常。②若勵(lì)磁調(diào)節(jié)器定子電壓的檢測(cè)回路故障，則更換電壓測(cè)量板件。

（2）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器電源開關(guān)跳閘報(bào)警：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器人機(jī)界面顯示相應(yīng)的報(bào)警信息。

故障原因：①勵(lì)磁調(diào)節(jié)器電源開關(guān)跳開或開關(guān)故障。②可能是相關(guān)回路短路過電流或小開關(guān)偷跳。

處理方法及過程：①根據(jù)具體情況試合跳開的電源開關(guān)。②若試合電源開關(guān)不成功，則尋找短路點(diǎn)，并排除短路故障。

（3）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通道故障：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器人機(jī)界面顯示相應(yīng)的報(bào)警信息，運(yùn)行主通道切至備用通道。

故障原因：①電壓測(cè)量回路故障。②觸發(fā)脈沖故障。③通道電源故障。④其他有關(guān)硬件故障。

處理方法及過程：①檢查從通道運(yùn)行正常。②檢查電源開關(guān)是否在正常位置。③檢查具體故障信息，對(duì)應(yīng)查找相關(guān)故障原因。

（4）勵(lì)磁電流過勵(lì)磁限制動(dòng)作：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器人機(jī)界面顯示相應(yīng)的報(bào)警信息，發(fā)出無功功率增大信息。

故障原因：①機(jī)端電壓下降，勵(lì)磁電流達(dá)到最大值，最大勵(lì)礎(chǔ)限制器動(dòng)作。②可能TV、TA內(nèi)外回路有接觸不良現(xiàn)象。

處理方法及過程：①觀察機(jī)組運(yùn)行情況，尤其勵(lì)磁電流、定子電壓運(yùn)行情況。②觀察集電環(huán)碳刷，待停機(jī)后，檢查勵(lì)磁回路有無元件故障。③TV、TA內(nèi)外回路是否有接觸不良現(xiàn)象，檢查并處理。

（5）發(fā)電機(jī)無功功率波動(dòng)較大：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器顯示無功功率波動(dòng)大。

故障原因：①勵(lì)磁調(diào)節(jié)器機(jī)端電壓采樣波動(dòng)較大。②電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大。③有功功率輸出變化較大導(dǎo)致PSS輸出波動(dòng)。④附加調(diào)差系數(shù)設(shè)置不合適。

處理方法及過程：①確認(rèn)電網(wǎng)電壓是否波動(dòng)較大。②檢查勵(lì)磁調(diào)節(jié)器機(jī)端電壓樣是否波動(dòng)較大，檢查TV或TA回路是否正常。檢查勵(lì)磁調(diào)節(jié)器板件采樣是否正常，板件故障需更換板件。③檢查PSS輸出是否過大，檢查有功功率是否波動(dòng)，若有功功率波動(dòng)較大，則需查明有功功率波動(dòng)原因。④確認(rèn)機(jī)組附加調(diào)差系效設(shè)置是否合適。

3.2 勵(lì)磁功率單元常見故障及處理

3.2.1 晶閘管快速熔斷器故障：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器人機(jī)界面顯示相應(yīng)的報(bào)警信息

故障原因：①短路造成晶閘管整流橋臂的熔斷器熔斷。②晶閘管故障或晶閘管過電壓阻容回路故障造成晶閘管橋臂的熔斷器熔斷。③晶閘管過負(fù)荷造成橋臂上的熔斷器熔斷。

處理方法及過程：①查明過電流原因（勵(lì)磁電流過大或各橋臂電流分配不均）。②檢查晶閘管和晶閘管過電壓阻容回路，如故障則進(jìn)行更換。③若僅是熔斷器熔斷，則更換熔斷器。

3.2.2 整流裝置溫度高：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器人機(jī)界面顯示相應(yīng)的報(bào)警信息

故障原因：①磁場(chǎng)繞組過負(fù)荷。②整流裝置風(fēng)機(jī)或其控制回路故障。

處理方法及過程：①調(diào)整磁場(chǎng)電流，使整流裝置溫度降低。②檢查整流柜運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，電源切換回路是否正常，若故障則視情況檢修。③檢查風(fēng)道進(jìn)出風(fēng)口濾網(wǎng)是否堵塞。④檢查勵(lì)磁控制室空調(diào)或通風(fēng)設(shè)備是否正常工作。⑤若機(jī)組解列，則對(duì)整流裝置進(jìn)行全面檢查。

3.2.3 晶閘管整流柜故障：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器人機(jī)界面顯示相應(yīng)的報(bào)警信息

故障原因：①整流柜風(fēng)機(jī)停止，或溫度較高。②整流柜主回路快速熔斷器熔斷。

處理方法及過程：①若整流柜故障,操作整流柜脈沖投切開關(guān)切除相應(yīng)整流柜，檢查故障整流柜。②若多個(gè)整流柜故障，應(yīng)操作減小勵(lì)磁電流，轉(zhuǎn)移負(fù)荷，申請(qǐng)停機(jī)檢修。③在一個(gè)整流柜故障時(shí)，若勵(lì)磁電流無法調(diào)節(jié)，需將機(jī)組停機(jī)檢修。

3.2.4 勵(lì)磁變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器人機(jī)界面顯示相應(yīng)的報(bào)警信息，勵(lì)磁變壓器保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組解列。

故障原因：①可能磁場(chǎng)繞組回路或整流裝置主回路存在短路。②可能勵(lì)磁變壓器本體或電纜存在短路。

處理方法及過程：①檢查勵(lì)磁裝置，確認(rèn)是否晶閘管整流裝置失控或主回路或勵(lì)磁繞組有短路。②檢查勵(lì)磁變壓器及電纜，確認(rèn)是否有短路點(diǎn)。③故障消除或未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)，檢查勵(lì)磁變壓器絕緣電阻正常情況下，可用手動(dòng)方式對(duì)機(jī)組勵(lì)磁變壓器零起升壓，無異常后再正式投運(yùn)。

3.3 滅磁裝置常見故障及處理

3.3.1 磁場(chǎng)斷路器故障：開關(guān)分合閘不成功，狀態(tài)與開關(guān)輔助接點(diǎn)不一致

故障原因：①磁場(chǎng)斷路器本身故障。②磁場(chǎng)斷路器跳合閘控制回路。

處理方法及過程：①檢查磁場(chǎng)斷路器，若故障則需對(duì)磁場(chǎng)斷路器進(jìn)行檢查維修。②檢查磁場(chǎng)斷路器控制和信號(hào)回路，確認(rèn)控制回路及信號(hào)回路是否正常。

3.3.2 失磁保護(hù)動(dòng)作或磁場(chǎng)斷路器跳閘

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器人機(jī)界面顯示相應(yīng)的報(bào)警信息，失磁保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組解列。

故障原因：①可能磁場(chǎng)繞組回路或整流裝置回路存在短路。②可能是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器無脈沖輸出或輸出逆變脈沖。

處理方法及過程：①檢查磁場(chǎng)繞組回路及整流裝置回路是否存在短路故障點(diǎn)。②磁場(chǎng)斷路器跳閘應(yīng)查明原因，消除故障原因以后，方可重新起機(jī)升壓。③檢查勵(lì)磁調(diào)節(jié)器相關(guān)功能及脈沖觸發(fā)回路是否正常。④如果是誤操作引起失磁保護(hù)動(dòng)作，可重新投勵(lì)。

3.4 勵(lì)磁系統(tǒng)輔助設(shè)備常見故障及處理

3.4.1 勵(lì)磁系統(tǒng)交流過電壓保護(hù)動(dòng)作：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器人機(jī)界面顯示相應(yīng)的報(bào)警信息

故障原因：①系統(tǒng)造成勵(lì)磁交流側(cè)電壓過高。②壓敏電阻過電壓保護(hù)設(shè)備動(dòng)作。③整流橋交流過電壓保護(hù)中的二極管或電容故障。

處理方法及過程：①檢查電阻、電容有無損壞，更換擊穿電容和熔斷器。②檢查壓敏電阻過電壓保護(hù)，若故障則需停機(jī)更換。

3.4.2 發(fā)電機(jī)繞組一點(diǎn)接地故障：繞組接地保護(hù)動(dòng)作

故障原因：繞組或滅磁開關(guān)到繞組之間電線存在接地情況。

處理方法及過程：①檢查磁場(chǎng)繞組電纜回路，如有接地點(diǎn)應(yīng)設(shè)法排除。②測(cè)量磁場(chǎng)繞組對(duì)地電壓并換算成絕緣電阻值，確定保護(hù)裝置是否正確動(dòng)作。

4 結(jié)語

本文通過分析勵(lì)磁裝置現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和檢修以及運(yùn)行過程中常見的問題，提出了解決方案。隨著技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品也在不斷的更新?lián)Q代升級(jí)，這些問題也會(huì)得到逐步解決，設(shè)備的智能化減少人為的干涉機(jī)及檢修投入，無刷微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)大幅度提升發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性。