一文看懂發電機勵磁系統的三大故障及處理方法

2020-12-16 電子發燒友

一文看懂發電機勵磁系統的三大故障及處理方法

發表於 2018-05-09 11:02:08

　　發電機的勵磁系統的組成

　　勵磁功率單元向同步發電機轉子提供勵磁電流;而勵磁調節器則根據輸入信號和給定的調節準則控制勵磁功率單元的輸出。勵磁系統的自動勵磁調節器對提高電力系統並聯機組的穩定性具有相當大的作用。尤其是現代電力系統的發展導致機組穩定極限降低的趨勢，也促使勵磁技術不斷發展。同步發電機的勵磁系統主要由功率單元和調節器（裝置）兩大部分組成。如圖所示：

　　其中勵磁功率單元是指向同步發電機轉子繞組提供直流勵磁電流的勵磁電源部分，而勵磁調節器則是根據控制要求的輸入信號和給定的調節準則控制勵磁功率單元輸出的裝置。由勵磁調節器、勵磁功率單元和發電機本身一起組成的整個系統稱為勵磁系統控制系統。勵磁系統是發電機的重要組成部份，它對電力系統及發電機本身的安全穩定運行有很大的影響。

　　發電機勵磁系統的性能

　　①具有足夠的勵磁功率，在發電機空載和滿載時能提供所需的勵磁電流。

　　②具有良好的反應特性，勵磁系統應保證同步發電機系統在靜態時有高的穩態電壓精確度，勵磁系統的輸出特性與發電機本身的調節特性應力求一致，在發電機負載變化或發生短路時，能及時調節勵磁電流以維持發電機輸出電壓基本不變，並使保護裝置可靠動作。

　　③具有一定的強勵能力，因某種原因造成發電機輸出電壓嚴重下降或啟動相近容量的異步電動機時，能在短時間內快速提供足夠大的勵磁電流，使電壓迅速回升到給定值。

　　④勵磁裝置應運行可靠、體積小、重量輕、使用維護方便。

　　發電機勵磁系統三大故障及處理方法

　　1、失磁故障

　　在發電機的各類故障中勵磁系統的失磁故障是最高的，大型發電機組原則上不允許失磁運行，失磁故障的發生會嚴重影響大型機組的安全運行。據有關資料統計，失磁故障佔發電機各類故障的比例很高。引起失磁的原因包括勵磁迴路開路、短路或勵磁調節器故障或轉子繞組故障等。發電機發生失磁故障後，將從系統吸收大量無功，導致系統電壓下降，以及引起發電機失步運行，並產生危及發電機安全的機械力矩；在轉子迴路中出現差頻電流，引起附加溫升等危害。

　　失磁故障的處理：當失磁保護動作跳閘，則應完成機組解列工作，查明失磁原因，經處理正常後機組重新併入電網，同時匯報調度；當失磁保護未動作，且危及系統及本廠廠用電的運行安全時，則應及時將失磁的發電機解列，並應注意廠用電應自投成功，若自投不成功，則按有關廠用電事故處理原則進行處理；當失磁保護未動作，短時未危及系統及本廠廠用電的運行安全，應迅速降低失磁機組的有功出力，切換廠用電；儘量增加其它未失磁機組的勵磁電流，提高系統電壓、增加系統的穩定性。為了有效應對此類故障，並且能對發生故障的開關及時的處理，可以在勵磁功率電源交流側開關的輔助接點處設置一個故障記錄裝置，從而對該故障易發部位進行實時的監控，與此同時，由專人負責對開關進行定期檢查，及時發現故障隱患。

　　2、勵磁不穩

　　發電機運行過程中，勵磁波動過大，例如勵磁系統運行數據增大，但有時又正常，無規律可循，並且仍可以進行加減磁的調節。可能原因是：移相脈衝控制電壓輸出不正常；環境溫度變化以及元器件受到振動、氧化等影響出現故障。

　　故障處理：針對移相脈衝控制電壓輸出不正常，應先檢查勵磁電源是否正常，應分別檢查給定值和經適配單元處理後的測量值（發電機電壓或勵磁電流）是否正常。對環境溫度變化以及元器件受到振動、氧化等，利用示波器觀察整流波形是否完整，再用萬用表檢查可控矽性能是否正常，線路焊接狀態和元器件特性發生變化就會出現此類故障，平時應加強維護和調試並及時更換有問題的元器件，可降低此類故障發生機率。

　　3、無功過載

　　上位機內的無功過載指示燈亮、勵磁電流超出正常值指示、勵磁調節器過勵限制燈亮。

　　故障處理：減少勵磁機組的無功出力，使通過系統的電流量立即下降。但是若直接在上位機上處理無法將無功過載故障消除，無功出力仍未見減少，那麼則立即轉入現場調解的方式。現場調解電流時若仍然無法降低到正常值內，那麼則可以直接從Ⅰ套調節器轉入到Ⅱ套調節器上運行，若情況還是沒有好轉那麼可以嘗試同時將兩套調節器重新上電查看電流是否恢復正常。

勵磁系統電路

　　提高發電機勵磁故障診斷效率的措施

　　1、加強對相關技術人員的培訓

　　在日常維修及技術培訓中還應對不同故障的診斷方式進行培訓。通過維修人員科學診斷及排查方式的掌握，實現勵磁故障快速診斷目的。針對不同的故障表現，選擇科學的診斷及排查方式，提高診斷效率。以勵磁電流及無功負荷異常為例，在故障發生後應首先對機組運行參數進行分析。如機組尚未失步應立即將負荷降至空載，並相應增加勵磁電流。在此基礎上進行檢修與故障分析。如上述操作後，勵磁電流無法調節或調解無效，則應將機組解列並進行滅磁。然後對機組高溫區域或其他明顯特徵改變點進行檢查，以此找出故障原因並進行解決。此外，在日常工作中，還應該重視對常見故障的分析和總結。將常見故障處理流程、方法梳理清楚，這樣可以大大提高故障診斷的效率，降低常見故障的處理時間。

　　2、建立完善的檢修管理體系

　　勵磁事故的發生，相應的暴露了對一些關鍵設備的檢查、檢測沒有落到實處，寫進相關制度中。一個疏忽。一個不及時，就會導致一些元器件老化、受損等。因此，應根據現代預防性檢修養護理論在發電機勵磁檢修的應用，在電廠發電機勵磁系統檢修中應建立完善的檢修管理體系。根據勵磁系統組件組成及各零部件使用壽命情況確定勵磁系統的檢修周期，以零部件使用壽命前的科學更換預防勵磁系統故障的發生，實現發電機勵磁故障預防目的。

　　3、開發勵磁系統的自動化監控

　　水電站的勵磁系統在發生常見故障時，為保證發電機組不受影響，就需要勵磁系統具有較強的自動調節和保護能力。勵磁系統的通訊接口可以和計算機的監控系統實現數據交換，利用硬布線，以將系統的狀態通過網絡通訊上送為輔助，實現計算機監控系統和勵磁系統相連接。如果系統運行正常，勵磁系統就會將系統狀態和報警旌旗燈號通過網絡通訊上送，並接收監控系統下發的調理和控制指令。如果通訊異常，就會自動轉換為接收來自計較機監控系統的硬接點調理與控制指令。

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