同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)故障處理及運行分析

鄧林

摘 要：同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定性對于發(fā)電機組的設備運行和發(fā)電質量都有直接的影響，由于特定原因，系統(tǒng)運行中存在一些故障，導致對機組發(fā)電產生影響。本文主要結合相關機組的運行狀況，對存在的故障及處理措施進行了分析介紹，并對運行過程中的相關注意事項進行探究。

關鍵詞：同步發(fā)電機 勵磁系統(tǒng) 故障運行分析

1 引言

電力運行中，良好穩(wěn)定的勵磁系統(tǒng)至關重要，可以有效保證輸出電壓的穩(wěn)定性，提升發(fā)電的品質。在機組運行和維護過程中，常常會發(fā)生一些運行故障，影響勵磁系統(tǒng)的控制質量，對機組的安全運行、發(fā)電品質都產生較大的影響。同時，勵磁系統(tǒng)的故障還會引起設備的損害，隨著用電質量和要求的提升，分析和探究勵磁系統(tǒng)的故障類型、改進提升運行質量等十分關鍵和必要，本文主要結合實際運行過程中，勵磁系統(tǒng)出現的相關的故障類型及處理措施，并在此基礎之上介紹了系統(tǒng)運行相關的注意事項。

2 同步發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)簡介

勵磁系統(tǒng)主要是為同步發(fā)電機提供勵磁電流的電源及附屬設備，主要可以分為兩個組成部分：勵磁調節(jié)器和勵磁功率單元，水電站基本上采用機端自勵恒壓勵磁系統(tǒng)。勵磁功率單元為同步發(fā)電機提供勵磁電流，勵磁調節(jié)器則通過調節(jié)準則和特定的輸出信號控制勵磁功率單元的輸出電壓，以致控制發(fā)電機磁場電流。在正常的運行狀態(tài)下，勵磁調節(jié)器能夠正常的自動調節(jié)控制勵磁系統(tǒng)。

因此，同步發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的主要作用有二：一是調節(jié)機端電壓的大小，當發(fā)電機空載運行，端電壓需要被人為調節(jié)時，勵磁系統(tǒng)設置手動或電動調節(jié)環(huán)節(jié)，一般在發(fā)電機需要同期并網前，需發(fā)電機端電壓與網上電壓幅值相等時進行調節(jié)。發(fā)電機端電壓低于網上電壓時，需增大勵磁系統(tǒng)功率單元輸出電流；反之，發(fā)電機端電壓高于網上電壓時，需減少勵磁系統(tǒng)功率單元輸出電流。以上是人為給定調節(jié)。在一般的空載運行階段，無人為給定調節(jié)操作，勵磁調節(jié)器則工作在自動調節(jié)狀態(tài)，其目的是維持機端電壓的穩(wěn)定，不要產生波動，從而保證電壓質量。

3 400KW同步發(fā)電機機端勵磁系統(tǒng)常見故障分析及處理

（1）調節(jié)電位器斷線，造成發(fā)電機失磁故障。故障現象：發(fā)電機組運行時，有功功率維持400KW不變，無功功率從300KVar下降至-200KVar，發(fā)電機組進入到進相運行狀態(tài)。電壓則從400V降低至395V。非故障發(fā)電機組的無功功率上升，達到現場檢查，發(fā)現2號機精密多圈電位器內部斷線，柜面的勵磁電流表數值顯示為零，切換到數字調節(jié)方式后恢復正常發(fā)電。

上述故障的原因：該機組勵磁調節(jié)器設兩種給定調節(jié)回路，通過開關切換。因精密多圈電位器采用電阻絲繞制，頻繁操作會磨損，加上電位器產品質量問題，容易出現斷線故障。所以此后我們規(guī)定一般情況下需切換到數字電位器調節(jié)的位置運行。結果未出現失磁現象。

（2） 無功功率不足。故障現象：400KW發(fā)電機運行時無功功率從300KVar，突然下降到100KVar，增大到200KVar后再也無法增加。但減小無功操作能正常響應。經示波器檢查發(fā)現整流回路缺相運行，兩相運行，原來的三相可控整流變?yōu)閱蜗嗫煽卣?，即使角度開大到極限，仍不能滿足要求。

故障的原因：經檢查發(fā)現其中勵磁變壓器輸出端與可控硅間A相快速熔斷器熔斷，進一步檢查沒有可控硅元件損壞。更換該快熔后恢復正常。但不久又出現同樣故障。第二次處理過程中發(fā)現正常使用中（Il=150A）的快速熔斷器兩端有3V的電壓降，分析認為發(fā)熱功率為Pr=IV=150×3=450w。450w的發(fā)熱功率就集中在空間不大的熔斷器內腔里，時間不長就會燒斷。由此判斷該熔斷器存在質量問題，原因是存在接觸電阻，可能是接觸不良，或熔絲材質電阻率大。經更換另一廠家產品使用不再出現該故障。

（3） 發(fā)電機并網帶負荷后定子電流和勵磁電流擺動大，但空載運行穩(wěn)定。水輪發(fā)電機組啟動后轉速接近額定轉速，起勵建壓，電壓穩(wěn)定，任意升降調節(jié)，機端電壓均能平穩(wěn)響應。即并網前發(fā)電機空載運行正常。同期操作合閘瞬間即有電流擺動，調節(jié)有功功率或無功率均造成發(fā)電機定子電流大幅擺動，即不能穩(wěn)定運行。

故障分析：發(fā)電機空載建壓運行穩(wěn)定，說明勵磁調節(jié)器基本功能環(huán)節(jié)及通道沒有故障。并網后主要區(qū)別是加入了定子電流反饋環(huán)節(jié)，在模擬電路構成的勵磁調節(jié)器里，把發(fā)電機定子二次電流（0-5A）作采樣值，在屏內磁盤變阻器上變換成相應成正比的電壓量，然后與機端電壓采樣值疊加，形成綜合反饋輸入值。這一環(huán)節(jié)通稱調差環(huán)節(jié)。根據這一思路，我們發(fā)現磁盤變阻器一相接頭接觸不良（特別是電流在1A以上時），導致電流采樣值處于不規(guī)則變化中。從而造成可控硅開放角不規(guī)則變化，以致機組無功無序波動。

我們此后經常檢查調差變阻器，以致該環(huán)節(jié)的整個二次電流回路的接觸狀態(tài)。

4 同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)運行注意事項

我們電站機組屬于控制保護技術不完善的設備，運行通常需注意以下幾方面

4.1勵磁系統(tǒng)空載運行注意事項：因調速器不能自動運行，機組空載調頻能力差，所以嚴格注意不能低頻勵磁，否則容易低速過勵而燒壞可控硅元件?？蛰d低速過勵出現的情況有：

1）開機初始，轉速未達到；

2）轉速降低調整滯后效應導致過調整而低速；

3）突甩負荷后緊急關水而未顧及滅磁。

4.2勵磁系統(tǒng)并網運行注意事項：首先，禁止在并網當中進行運行方式的切換，比如數字給定調節(jié)與模擬給定調節(jié)方式的切換，恒壓運行與恒功率因數運行方式的切換。都是為了避免造成無功電流突變，對發(fā)電機造成沖擊。然后，豐水期運行在少發(fā)無功，多發(fā)有功，并處恒壓方式時，不要減勵磁致使功率因數接近1.0，進相運行在調整時容易進入反向調節(jié)誤區(qū)，使發(fā)電機組進入不穩(wěn)定運行區(qū)域。

5 結語

勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要配套設備，對于機組運行和電力系統(tǒng)的改善都有重要的意義。根據同步發(fā)電機靜止勵磁裝置的運行狀況，對出現的故障和處理措施進行了分析介紹，并對勵磁系統(tǒng)運行中的注意事項進行了探究，以更好地提升和保障勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。