高壓同步電動機勵磁裝置故障探討

摘要：文章通過對高壓同步電動機勵磁裝置的工作原理的分析，對裝置在工作中會出現的故障進行了深度剖析，并結合多年工作經驗，提出了合理有效的改進措施，在方便讀者準確識別故障類型的同時還能夠進行有效的維修工作。

關鍵詞：高壓同步；電動機；勵磁裝置；故障探析

中圖分類號：TM351 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）13-0054-02

勵磁裝置在高壓同步電動機中發揮著不可小覷的作用，它將直接影響高壓同步電動機的運行狀況。通過實踐可以證明，多數情況下高壓同步電動機發生故障都是由勵磁裝置的故障引起的，而非電動機自身問題。基于勵磁裝置在高壓同步電動機中不可置疑的重要作用，本文將會就勵磁裝置會出現的故障進行分類討論，并給出相應的解決方案，以期能夠對讀者有所幫助。

1 勵磁電壓驟降

電動機在運行一段時間后，勵磁電壓驟降，以致幾乎為零，此時定子電流上升、滅磁電阻發熱嚴重，同時防護警報發出響聲，同步電動機的運行嚴重受阻。但是在檢查中又會發現滅磁可控硅、線路、二極管、滅磁電阻等均無異常，投勵失敗，短時間內停機。

1.1 故障分析

從以上現象來看，出現電磁電壓驟然波動通常是因為滅磁系統出現故障。高壓同步電動機在啟動及停機過程中滅磁系統的作用是吸收勵磁繞組中感應交變的高電壓，用以對電動機本身和勵磁裝置起到保護作用，以免被擊穿。在此環節發生事故，是會導致人身傷害的，嚴重程度可想而知。同時勵磁電壓會急速波動，滅磁電阻也會嚴重發熱。由以上分析可發現，發生這一故障的原因為滅磁回路的可控硅發生異常而引起的。

1.2 解決方案

由以上分析我們已經清楚，發生這一故障的原因可歸結為：滅磁可控硅擊穿；穩壓管擊穿；滅磁可控硅出發端的電壓升高。出現這種故障時，我們首先要調節滅磁系統中的觸發電壓，如若故障仍未消除，應使同步電動機停止運行，仔細檢查滅磁晶閘管是否正常運行，是否被擊穿。在正常運行時，滅磁電阻是基本無電流通過的，當滅磁晶閘管被擊穿時，滅磁線會接入回路，因有電流經過，導致該電阻嚴重發熱，同時電流流過還會形成勵磁電壓驟降。此時，電壓表測量的電壓非電磁繞組電壓。在此狀況下，是需要更換晶閘管之后，高壓同步電動機才會正常運

行的。

2 勵磁無法正常投勵

業內人士都清楚，在勵磁開關處于“調定”位置上時，并且勵磁回路儀表上的各項顯示均正常時，是應正常啟動投勵的，但也不免有異常情況發生，如啟動時無法按時投勵，從而電動機保護條件反射式地進行保護動作，因其啟動失敗。

2.1 故障分析

自動投勵環節在整個高壓同步電動機的勵磁過程中都起著重要作用。在整個啟動過程中，轉子回路的感應交變電壓頻率是會隨著轉子速度的增加而改變的。在高壓同步電動機啟動的瞬間，轉子感應電壓的頻率和定子側電網的頻率是相等的，在運行過程中，轉子轉速不斷提升，轉子的感應電壓的頻率是要隨之下降的。電機的正常運行是由異步起動轉為同步運行這一過程，投勵環節起著決定性的關鍵作用。投勵過早的話，投勵環節就會相應地產生脈振，并且產生比額定轉矩高出10倍之多的沖擊力，使得電機的定子繞組受到損壞。如果投勵太晚的話，會出現電機的繼電保護動作，從而發生啟動失敗。

2.2 解決方案

在投勵環節發生異常時，在故障停車之后要檢查高壓繼電保護系統，首先要檢查繼電器是否掉牌，如果繼電器掉牌，則是由于超負荷的保護動作導致的跳閘；其次要仔細檢查繼電保護是否完善，如果機電保護不存在故障，就要著重關注勵磁開關在“調定”的位置上投勵時間是不是過長，投勵時間發生變化，從而引起了高壓繼電保護動作跳閘，同樣投勵無法成功；最后，穩壓管脫焊也是造成勵磁無法正常投勵的又一原因，出現這一故障時只需將穩壓管焊接好，便可正常啟動電機。

3 勵磁電壓偏高

當勵磁電流調整到額定值的時候，勵磁電壓仍舊偏高，當同步電動機的電機帶超負荷運轉時，勵磁的電流電壓也會相應地發生較大的變動，功率因數表的指針會發生大幅度擺動。

3.1 故障分析

3.2 解決方案

在維修過程中可發現，脈沖插件中出現的故障常是由于插件元件接觸不良，晶閘管、三極管及單節晶體管遭到損壞，元件參數漂移等因素導致的脈沖信號丟失或者脈沖信號不對稱現象。由于各元件相互分離，并且參數在很大程度上受到溫度、接觸因素以及其他客觀因素的影響，如果只采用傳統的調試方法，是無法從根本上解決問題的，此時能做到的只有從示波器上觀察到是否有單個脈沖信號以及輻射值的大小，然而在實際操作中，這些顯示值是無法以點概面地表示6個觸發脈沖信號的一致性和同步性的。對于觸發插件來講，6個晶閘管插件是起負載作用的，此時，如果將二極管和脈沖信號相復合，便可直接從示波器上觀察到6個脈沖的全部情況。此時，結合示波器坐標調節脈沖插件電位器，便可將脈沖信號調節到最佳狀態。這種方式既簡潔方便，安全系數又高，大大提高了判斷故障的準確性，在維修速度上也會有很大程度的提高。

4 失步保護裝置不可靠

失步保護裝置是在電動機出現不同步時用以及時避免同步電動機發生失步的。從實際經驗來看，在此環節當中發生事故的現象還是比較常見的，失步保護裝置在整個勵磁裝置當中是不可或缺的。在勵磁電流小到一定數值時，會出現同步電動機不能穩定運行的狀況，從而發生失步，這種狀況下電樞電流還會急劇增大，使繞組的絕緣受到威脅，同時還會使轉子繞組、滅磁電阻等的安全受到動搖。

勵磁電阻在失去電流或者欠缺勵磁時，電動機就會失去靜態穩定，脫離同步，這類失步叫失勵失步。它同時還會造成回路元件被燒毀，滅磁電阻溫度過熱，動繞組的變形、開焊、過熱等故障。在供電系統出現重合閘裝置啟動或者因為操作有誤出現斷電情況時，電動機停止運轉，這類失步叫斷電失步，它同樣是會對電動機本身造成危害的，這種由于斷電造成的失步對電動機造成的危害具有不確定性，可能危害極小不易察覺，也可能當場燒壞電機，其也是不可忽視的。還有一種失步稱為帶勵失步，故障現象及原因有線路遭雷擊、避雷器動作、大機組起動、相鄰母線短路等。帶勵失步對電機的危害有定子繞組綁線變脆、崩斷，線圈絕緣層震傷、短路勵磁繞組接頭處裂紋、開焊等。

解決失步問題的指導原則為，先要保證失步保護裝置的安全性能，以此來保護電機的安全，因此對于失步保護裝置要及時更新、及時檢測，避免因失步保護裝置的不可靠性造成電機損毀等嚴重后果。針對具體的故障原因，在采取相應檢修措施時，應在各項相關檢查沒問題的情況下，注意實際檢修動作的規范性。

5 結語

本文中筆者以高壓同步電動機勵磁裝置的故障做出了探析，同時給出了相應的解決方案。不僅就勵磁裝置的工作原理進行了透徹分析，還為維修的技術層上提高了等級，以期對讀者能夠有所幫助。

參考文獻

[1] 西安豐和電力電子有限責任公司.同步機勵磁裝置使用說明[S].

[2] 馮定頤.電機及電力拖動（第二版）[M].北京：機械工業出版社，2008.

作者簡介：許駿宏（1983—），男，山西運城人，山西陽煤豐喜臨猗分公司助理工程師。

（責任編輯：周 瓊）