高壓同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁裝置故障探討
2014-06-25 11:59:57許駿宏
中國高新技術(shù)企業(yè) 2014年9期
摘要：文章通過對(duì)高壓同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁裝置的工作原理的分析，對(duì)裝置在工作中會(huì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行了深度剖析，并結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，提出了合理有效的改進(jìn)措施，在方便讀者準(zhǔn)確識(shí)別故障類型的同時(shí)還能夠進(jìn)行有效的維修工作。
關(guān)鍵詞：高壓同步；電動(dòng)機(jī)；勵(lì)磁裝置；故障探析
中圖分類號(hào)：TM351 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）13-0054-02
勵(lì)磁裝置在高壓同步電動(dòng)機(jī)中發(fā)揮著不可小覷的作用，它將直接影響高壓同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況。通過實(shí)踐可以證明，多數(shù)情況下高壓同步電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障都是由勵(lì)磁裝置的故障引起的，而非電動(dòng)機(jī)自身問題。基于勵(lì)磁裝置在高壓同步電動(dòng)機(jī)中不可置疑的重要作用，本文將會(huì)就勵(lì)磁裝置會(huì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行分類討論，并給出相應(yīng)的解決方案，以期能夠?qū)ψx者有所幫助。
1 勵(lì)磁電壓驟降
電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間后，勵(lì)磁電壓驟降，以致幾乎為零，此時(shí)定子電流上升、滅磁電阻發(fā)熱嚴(yán)重，同時(shí)防護(hù)警報(bào)發(fā)出響聲，同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行嚴(yán)重受阻。但是在檢查中又會(huì)發(fā)現(xiàn)滅磁可控硅、線路、二極管、滅磁電阻等均無異常，投勵(lì)失敗，短時(shí)間內(nèi)停機(jī)。
1.1 故障分析
從以上現(xiàn)象來看，出現(xiàn)電磁電壓驟然波動(dòng)通常是因?yàn)闇绱畔到y(tǒng)出現(xiàn)故障。高壓同步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)及停機(jī)過程中滅磁系統(tǒng)的作用是吸收勵(lì)磁繞組中感應(yīng)交變的高電壓，用以對(duì)電動(dòng)機(jī)本身和勵(lì)磁裝置起到保護(hù)作用，以免被擊穿。在此環(huán)節(jié)發(fā)生事故，是會(huì)導(dǎo)致人身傷害的，嚴(yán)重程度可想而知。同時(shí)勵(lì)磁電壓會(huì)急速波動(dòng)，滅磁電阻也會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱。由以上分析可發(fā)現(xiàn)，發(fā)生這一故障的原因?yàn)闇绱呕芈返目煽毓璋l(fā)生異常而引起的。
1.2 解決方案
由以上分析我們已經(jīng)清楚，發(fā)生這一故障的原因可歸結(jié)為：滅磁可控硅擊穿；穩(wěn)壓管擊穿；滅磁可控硅出發(fā)端的電壓升高。出現(xiàn)這種故障時(shí)，我們首先要調(diào)節(jié)滅磁系統(tǒng)中的觸發(fā)電壓，如若故障仍未消除，應(yīng)使同步電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，仔細(xì)檢查滅磁晶閘管是否正常運(yùn)行，是否被擊穿。在正常運(yùn)行時(shí)，滅磁電阻是基本無電流通過的，當(dāng)滅磁晶閘管被擊穿時(shí)，滅磁線會(huì)接入回路，因有電流經(jīng)過，導(dǎo)致該電阻嚴(yán)重發(fā)熱，同時(shí)電流流過還會(huì)形成勵(lì)磁電壓驟降。此時(shí)，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(dòng)機(jī)才會(huì)正常運(yùn)
行的。
2 勵(lì)磁無法正常投勵(lì)
業(yè)內(nèi)人士都清楚，在勵(lì)磁開關(guān)處于“調(diào)定”位置上時(shí)，并且勵(lì)磁回路儀表上的各項(xiàng)顯示均正常時(shí)，是應(yīng)正常啟動(dòng)投勵(lì)的，但也不免有異常情況發(fā)生，如啟動(dòng)時(shí)無法按時(shí)投勵(lì)，從而電動(dòng)機(jī)保護(hù)條件反射式地進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，因其啟動(dòng)失敗。
2.1 故障分析
自動(dòng)投勵(lì)環(huán)節(jié)在整個(gè)高壓同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁過程中都起著重要作用。在整個(gè)啟動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)子回路的感應(yīng)交變電壓頻率是會(huì)隨著轉(zhuǎn)子速度的增加而改變的。在高壓同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的瞬間，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的頻率和定子側(cè)電網(wǎng)的頻率是相等的，在運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不斷提升，轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電壓的頻率是要隨之下降的。電機(jī)的正常運(yùn)行是由異步起動(dòng)轉(zhuǎn)為同步運(yùn)行這一過程，投勵(lì)環(huán)節(jié)起著決定性的關(guān)鍵作用。投勵(lì)過早的話，投勵(lì)環(huán)節(jié)就會(huì)相應(yīng)地產(chǎn)生脈振，并且產(chǎn)生比額定轉(zhuǎn)矩高出10倍之多的沖擊力，使得電機(jī)的定子繞組受到損壞。如果投勵(lì)太晚的話，會(huì)出現(xiàn)電機(jī)的繼電保護(hù)動(dòng)作，從而發(fā)生啟動(dòng)失敗。
2.2 解決方案
在投勵(lì)環(huán)節(jié)發(fā)生異常時(shí)，在故障停車之后要檢查高壓繼電保護(hù)系統(tǒng)，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(fù)荷的保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致的跳閘；其次要仔細(xì)檢查繼電保護(hù)是否完善，如果機(jī)電保護(hù)不存在故障，就要著重關(guān)注勵(lì)磁開關(guān)在“調(diào)定”的位置上投勵(lì)時(shí)間是不是過長，投勵(lì)時(shí)間發(fā)生變化，從而引起了高壓繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘，同樣投勵(lì)無法成功；最后，穩(wěn)壓管脫焊也是造成勵(lì)磁無法正常投勵(lì)的又一原因，出現(xiàn)這一故障時(shí)只需將穩(wěn)壓管焊接好，便可正常啟動(dòng)電機(jī)。
3 勵(lì)磁電壓偏高
當(dāng)勵(lì)磁電流調(diào)整到額定值的時(shí)候，勵(lì)磁電壓仍舊偏高，當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)的電機(jī)帶超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，勵(lì)磁的電流電壓也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生較大的變動(dòng)，功率因數(shù)表的指針會(huì)發(fā)生大幅度擺動(dòng)。
3.1 故障分析
勵(lì)磁裝置常采用6塊相同結(jié)構(gòu)的單節(jié)晶體管觸發(fā)的電路插件組成，其由控制信號(hào)、同步電源、脈沖信號(hào)形成及放大環(huán)節(jié)構(gòu)成
3.2 解決方案
在維修過程中可發(fā)現(xiàn)，脈沖插件中出現(xiàn)的故障常是由于插件元件接觸不良，晶閘管、三極管及單節(jié)晶體管遭到損壞，元件參數(shù)漂移等因素導(dǎo)致的脈沖信號(hào)丟失或者脈沖信號(hào)不對(duì)稱現(xiàn)象。由于各元件相互分離，并且參數(shù)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(tǒng)的調(diào)試方法，是無法從根本上解決問題的，此時(shí)能做到的只有從示波器上觀察到是否有單個(gè)脈沖信號(hào)以及輻射值的大小，然而在實(shí)際操作中，這些顯示值是無法以點(diǎn)概面地表示6個(gè)觸發(fā)脈沖信號(hào)的一致性和同步性的。對(duì)于觸發(fā)插件來講，6個(gè)晶閘管插件是起負(fù)載作用的，此時(shí)，如果將二極管和脈沖信號(hào)相復(fù)合，便可直接從示波器上觀察到6個(gè)脈沖的全部情況。此時(shí)，結(jié)合示波器坐標(biāo)調(diào)節(jié)脈沖插件電位器，便可將脈沖信號(hào)調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。這種方式既簡潔方便，安全系數(shù)又高，大大提高了判斷故障的準(zhǔn)確性，在維修速度上也會(huì)有很大程度的提高。
4 失步保護(hù)裝置不可靠
失步保護(hù)裝置是在電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)不同步時(shí)用以及時(shí)避免同步電動(dòng)機(jī)發(fā)生失步的。從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來看，在此環(huán)節(jié)當(dāng)中發(fā)生事故的現(xiàn)象還是比較常見的，失步保護(hù)裝置在整個(gè)勵(lì)磁裝置當(dāng)中是不可或缺的。在勵(lì)磁電流小到一定數(shù)值時(shí)，會(huì)出現(xiàn)同步電動(dòng)機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)行的狀況，從而發(fā)生失步，這種狀況下電樞電流還會(huì)急劇增大，使繞組的絕緣受到威脅，同時(shí)還會(huì)使轉(zhuǎn)子繞組、滅磁電阻等的安全受到動(dòng)搖。
勵(lì)磁電阻在失去電流或者欠缺勵(lì)磁時(shí)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)失去靜態(tài)穩(wěn)定，脫離同步，這類失步叫失勵(lì)失步。它同時(shí)還會(huì)造成回路元件被燒毀，滅磁電阻溫度過熱，動(dòng)繞組的變形、開焊、過熱等故障。在供電系統(tǒng)出現(xiàn)重合閘裝置啟動(dòng)或者因?yàn)椴僮饔姓`出現(xiàn)斷電情況時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這類失步叫斷電失步，它同樣是會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)本身造成危害的，這種由于斷電造成的失步對(duì)電動(dòng)機(jī)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(dāng)場燒壞電機(jī)，其也是不可忽視的。還有一種失步稱為帶勵(lì)失步，故障現(xiàn)象及原因有線路遭雷擊、避雷器動(dòng)作、大機(jī)組起動(dòng)、相鄰母線短路等。帶勵(lì)失步對(duì)電機(jī)的危害有定子繞組綁線變脆、崩斷，線圈絕緣層震傷、短路勵(lì)磁繞組接頭處裂紋、開焊等。
解決失步問題的指導(dǎo)原則為，先要保證失步保護(hù)裝置的安全性能，以此來保護(hù)電機(jī)的安全，因此對(duì)于失步保護(hù)裝置要及時(shí)更新、及時(shí)檢測，避免因失步保護(hù)裝置的不可靠性造成電機(jī)損毀等嚴(yán)重后果。針對(duì)具體的故障原因，在采取相應(yīng)檢修措施時(shí)，應(yīng)在各項(xiàng)相關(guān)檢查沒問題的情況下，注意實(shí)際檢修動(dòng)作的規(guī)范性。
5 結(jié)語
本文中筆者以高壓同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁裝置的故障做出了探析，同時(shí)給出了相應(yīng)的解決方案。不僅就勵(lì)磁裝置的工作原理進(jìn)行了透徹分析，還為維修的技術(shù)層上提高了等級(jí)，以期對(duì)讀者能夠有所幫助。
參考文獻(xiàn)
[1] 西安豐和電力電子有限責(zé)任公司.同步機(jī)勵(lì)磁裝置使用說明[S].
[2] 馮定頤.電機(jī)及電力拖動(dòng)（第二版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.
作者簡介：許駿宏（1983—），男，山西運(yùn)城人，山西陽煤豐喜臨猗分公司助理工程師。
（責(zé)任編輯：周 瓊）
摘要：文章通過對(duì)高壓同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁裝置的工作原理的分析，對(duì)裝置在工作中會(huì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行了深度剖析，并結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，提出了合理有效的改進(jìn)措施，在方便讀者準(zhǔn)確識(shí)別故障類型的同時(shí)還能夠進(jìn)行有效的維修工作。
關(guān)鍵詞：高壓同步；電動(dòng)機(jī)；勵(lì)磁裝置；故障探析
中圖分類號(hào)：TM351 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）13-0054-02
勵(lì)磁裝置在高壓同步電動(dòng)機(jī)中發(fā)揮著不可小覷的作用，它將直接影響高壓同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況。通過實(shí)踐可以證明，多數(shù)情況下高壓同步電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障都是由勵(lì)磁裝置的故障引起的，而非電動(dòng)機(jī)自身問題。基于勵(lì)磁裝置在高壓同步電動(dòng)機(jī)中不可置疑的重要作用，本文將會(huì)就勵(lì)磁裝置會(huì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行分類討論，并給出相應(yīng)的解決方案，以期能夠?qū)ψx者有所幫助。
1 勵(lì)磁電壓驟降
電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間后，勵(lì)磁電壓驟降，以致幾乎為零，此時(shí)定子電流上升、滅磁電阻發(fā)熱嚴(yán)重，同時(shí)防護(hù)警報(bào)發(fā)出響聲，同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行嚴(yán)重受阻。但是在檢查中又會(huì)發(fā)現(xiàn)滅磁可控硅、線路、二極管、滅磁電阻等均無異常，投勵(lì)失敗，短時(shí)間內(nèi)停機(jī)。
1.1 故障分析
從以上現(xiàn)象來看，出現(xiàn)電磁電壓驟然波動(dòng)通常是因?yàn)闇绱畔到y(tǒng)出現(xiàn)故障。高壓同步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)及停機(jī)過程中滅磁系統(tǒng)的作用是吸收勵(lì)磁繞組中感應(yīng)交變的高電壓，用以對(duì)電動(dòng)機(jī)本身和勵(lì)磁裝置起到保護(hù)作用，以免被擊穿。在此環(huán)節(jié)發(fā)生事故，是會(huì)導(dǎo)致人身傷害的，嚴(yán)重程度可想而知。同時(shí)勵(lì)磁電壓會(huì)急速波動(dòng)，滅磁電阻也會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱。由以上分析可發(fā)現(xiàn)，發(fā)生這一故障的原因?yàn)闇绱呕芈返目煽毓璋l(fā)生異常而引起的。
1.2 解決方案
由以上分析我們已經(jīng)清楚，發(fā)生這一故障的原因可歸結(jié)為：滅磁可控硅擊穿；穩(wěn)壓管擊穿；滅磁可控硅出發(fā)端的電壓升高。出現(xiàn)這種故障時(shí)，我們首先要調(diào)節(jié)滅磁系統(tǒng)中的觸發(fā)電壓，如若故障仍未消除，應(yīng)使同步電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，仔細(xì)檢查滅磁晶閘管是否正常運(yùn)行，是否被擊穿。在正常運(yùn)行時(shí)，滅磁電阻是基本無電流通過的，當(dāng)滅磁晶閘管被擊穿時(shí)，滅磁線會(huì)接入回路，因有電流經(jīng)過，導(dǎo)致該電阻嚴(yán)重發(fā)熱，同時(shí)電流流過還會(huì)形成勵(lì)磁電壓驟降。此時(shí)，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(dòng)機(jī)才會(huì)正常運(yùn)
行的。
2 勵(lì)磁無法正常投勵(lì)
業(yè)內(nèi)人士都清楚，在勵(lì)磁開關(guān)處于“調(diào)定”位置上時(shí)，并且勵(lì)磁回路儀表上的各項(xiàng)顯示均正常時(shí)，是應(yīng)正常啟動(dòng)投勵(lì)的，但也不免有異常情況發(fā)生，如啟動(dòng)時(shí)無法按時(shí)投勵(lì)，從而電動(dòng)機(jī)保護(hù)條件反射式地進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，因其啟動(dòng)失敗。
2.1 故障分析
自動(dòng)投勵(lì)環(huán)節(jié)在整個(gè)高壓同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁過程中都起著重要作用。在整個(gè)啟動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)子回路的感應(yīng)交變電壓頻率是會(huì)隨著轉(zhuǎn)子速度的增加而改變的。在高壓同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的瞬間，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的頻率和定子側(cè)電網(wǎng)的頻率是相等的，在運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不斷提升，轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電壓的頻率是要隨之下降的。電機(jī)的正常運(yùn)行是由異步起動(dòng)轉(zhuǎn)為同步運(yùn)行這一過程，投勵(lì)環(huán)節(jié)起著決定性的關(guān)鍵作用。投勵(lì)過早的話，投勵(lì)環(huán)節(jié)就會(huì)相應(yīng)地產(chǎn)生脈振，并且產(chǎn)生比額定轉(zhuǎn)矩高出10倍之多的沖擊力，使得電機(jī)的定子繞組受到損壞。如果投勵(lì)太晚的話，會(huì)出現(xiàn)電機(jī)的繼電保護(hù)動(dòng)作，從而發(fā)生啟動(dòng)失敗。
2.2 解決方案
在投勵(lì)環(huán)節(jié)發(fā)生異常時(shí)，在故障停車之后要檢查高壓繼電保護(hù)系統(tǒng)，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(fù)荷的保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致的跳閘；其次要仔細(xì)檢查繼電保護(hù)是否完善，如果機(jī)電保護(hù)不存在故障，就要著重關(guān)注勵(lì)磁開關(guān)在“調(diào)定”的位置上投勵(lì)時(shí)間是不是過長，投勵(lì)時(shí)間發(fā)生變化，從而引起了高壓繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘，同樣投勵(lì)無法成功；最后，穩(wěn)壓管脫焊也是造成勵(lì)磁無法正常投勵(lì)的又一原因，出現(xiàn)這一故障時(shí)只需將穩(wěn)壓管焊接好，便可正常啟動(dòng)電機(jī)。
3 勵(lì)磁電壓偏高
當(dāng)勵(lì)磁電流調(diào)整到額定值的時(shí)候，勵(lì)磁電壓仍舊偏高，當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)的電機(jī)帶超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，勵(lì)磁的電流電壓也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生較大的變動(dòng)，功率因數(shù)表的指針會(huì)發(fā)生大幅度擺動(dòng)。
3.1 故障分析
勵(lì)磁裝置常采用6塊相同結(jié)構(gòu)的單節(jié)晶體管觸發(fā)的電路插件組成，其由控制信號(hào)、同步電源、脈沖信號(hào)形成及放大環(huán)節(jié)構(gòu)成
3.2 解決方案
在維修過程中可發(fā)現(xiàn)，脈沖插件中出現(xiàn)的故障常是由于插件元件接觸不良，晶閘管、三極管及單節(jié)晶體管遭到損壞，元件參數(shù)漂移等因素導(dǎo)致的脈沖信號(hào)丟失或者脈沖信號(hào)不對(duì)稱現(xiàn)象。由于各元件相互分離，并且參數(shù)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(tǒng)的調(diào)試方法，是無法從根本上解決問題的，此時(shí)能做到的只有從示波器上觀察到是否有單個(gè)脈沖信號(hào)以及輻射值的大小，然而在實(shí)際操作中，這些顯示值是無法以點(diǎn)概面地表示6個(gè)觸發(fā)脈沖信號(hào)的一致性和同步性的。對(duì)于觸發(fā)插件來講，6個(gè)晶閘管插件是起負(fù)載作用的，此時(shí)，如果將二極管和脈沖信號(hào)相復(fù)合，便可直接從示波器上觀察到6個(gè)脈沖的全部情況。此時(shí)，結(jié)合示波器坐標(biāo)調(diào)節(jié)脈沖插件電位器，便可將脈沖信號(hào)調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。這種方式既簡潔方便，安全系數(shù)又高，大大提高了判斷故障的準(zhǔn)確性，在維修速度上也會(huì)有很大程度的提高。
4 失步保護(hù)裝置不可靠
失步保護(hù)裝置是在電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)不同步時(shí)用以及時(shí)避免同步電動(dòng)機(jī)發(fā)生失步的。從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來看，在此環(huán)節(jié)當(dāng)中發(fā)生事故的現(xiàn)象還是比較常見的，失步保護(hù)裝置在整個(gè)勵(lì)磁裝置當(dāng)中是不可或缺的。在勵(lì)磁電流小到一定數(shù)值時(shí)，會(huì)出現(xiàn)同步電動(dòng)機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)行的狀況，從而發(fā)生失步，這種狀況下電樞電流還會(huì)急劇增大，使繞組的絕緣受到威脅，同時(shí)還會(huì)使轉(zhuǎn)子繞組、滅磁電阻等的安全受到動(dòng)搖。
勵(lì)磁電阻在失去電流或者欠缺勵(lì)磁時(shí)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)失去靜態(tài)穩(wěn)定，脫離同步，這類失步叫失勵(lì)失步。它同時(shí)還會(huì)造成回路元件被燒毀，滅磁電阻溫度過熱，動(dòng)繞組的變形、開焊、過熱等故障。在供電系統(tǒng)出現(xiàn)重合閘裝置啟動(dòng)或者因?yàn)椴僮饔姓`出現(xiàn)斷電情況時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這類失步叫斷電失步，它同樣是會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)本身造成危害的，這種由于斷電造成的失步對(duì)電動(dòng)機(jī)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(dāng)場燒壞電機(jī)，其也是不可忽視的。還有一種失步稱為帶勵(lì)失步，故障現(xiàn)象及原因有線路遭雷擊、避雷器動(dòng)作、大機(jī)組起動(dòng)、相鄰母線短路等。帶勵(lì)失步對(duì)電機(jī)的危害有定子繞組綁線變脆、崩斷，線圈絕緣層震傷、短路勵(lì)磁繞組接頭處裂紋、開焊等。
解決失步問題的指導(dǎo)原則為，先要保證失步保護(hù)裝置的安全性能，以此來保護(hù)電機(jī)的安全，因此對(duì)于失步保護(hù)裝置要及時(shí)更新、及時(shí)檢測，避免因失步保護(hù)裝置的不可靠性造成電機(jī)損毀等嚴(yán)重后果。針對(duì)具體的故障原因，在采取相應(yīng)檢修措施時(shí)，應(yīng)在各項(xiàng)相關(guān)檢查沒問題的情況下，注意實(shí)際檢修動(dòng)作的規(guī)范性。
5 結(jié)語
本文中筆者以高壓同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁裝置的故障做出了探析，同時(shí)給出了相應(yīng)的解決方案。不僅就勵(lì)磁裝置的工作原理進(jìn)行了透徹分析，還為維修的技術(shù)層上提高了等級(jí)，以期對(duì)讀者能夠有所幫助。
參考文獻(xiàn)
[1] 西安豐和電力電子有限責(zé)任公司.同步機(jī)勵(lì)磁裝置使用說明[S].
[2] 馮定頤.電機(jī)及電力拖動(dòng)（第二版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.
作者簡介：許駿宏（1983—），男，山西運(yùn)城人，山西陽煤豐喜臨猗分公司助理工程師。
（責(zé)任編輯：周 瓊）
摘要：文章通過對(duì)高壓同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁裝置的工作原理的分析，對(duì)裝置在工作中會(huì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行了深度剖析，并結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，提出了合理有效的改進(jìn)措施，在方便讀者準(zhǔn)確識(shí)別故障類型的同時(shí)還能夠進(jìn)行有效的維修工作。
關(guān)鍵詞：高壓同步；電動(dòng)機(jī)；勵(lì)磁裝置；故障探析
中圖分類號(hào)：TM351 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）13-0054-02
勵(lì)磁裝置在高壓同步電動(dòng)機(jī)中發(fā)揮著不可小覷的作用，它將直接影響高壓同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況。通過實(shí)踐可以證明，多數(shù)情況下高壓同步電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障都是由勵(lì)磁裝置的故障引起的，而非電動(dòng)機(jī)自身問題。基于勵(lì)磁裝置在高壓同步電動(dòng)機(jī)中不可置疑的重要作用，本文將會(huì)就勵(lì)磁裝置會(huì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行分類討論，并給出相應(yīng)的解決方案，以期能夠?qū)ψx者有所幫助。
1 勵(lì)磁電壓驟降
電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間后，勵(lì)磁電壓驟降，以致幾乎為零，此時(shí)定子電流上升、滅磁電阻發(fā)熱嚴(yán)重，同時(shí)防護(hù)警報(bào)發(fā)出響聲，同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行嚴(yán)重受阻。但是在檢查中又會(huì)發(fā)現(xiàn)滅磁可控硅、線路、二極管、滅磁電阻等均無異常，投勵(lì)失敗，短時(shí)間內(nèi)停機(jī)。
1.1 故障分析
從以上現(xiàn)象來看，出現(xiàn)電磁電壓驟然波動(dòng)通常是因?yàn)闇绱畔到y(tǒng)出現(xiàn)故障。高壓同步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)及停機(jī)過程中滅磁系統(tǒng)的作用是吸收勵(lì)磁繞組中感應(yīng)交變的高電壓，用以對(duì)電動(dòng)機(jī)本身和勵(lì)磁裝置起到保護(hù)作用，以免被擊穿。在此環(huán)節(jié)發(fā)生事故，是會(huì)導(dǎo)致人身傷害的，嚴(yán)重程度可想而知。同時(shí)勵(lì)磁電壓會(huì)急速波動(dòng)，滅磁電阻也會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱。由以上分析可發(fā)現(xiàn)，發(fā)生這一故障的原因?yàn)闇绱呕芈返目煽毓璋l(fā)生異常而引起的。
1.2 解決方案
由以上分析我們已經(jīng)清楚，發(fā)生這一故障的原因可歸結(jié)為：滅磁可控硅擊穿；穩(wěn)壓管擊穿；滅磁可控硅出發(fā)端的電壓升高。出現(xiàn)這種故障時(shí)，我們首先要調(diào)節(jié)滅磁系統(tǒng)中的觸發(fā)電壓，如若故障仍未消除，應(yīng)使同步電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，仔細(xì)檢查滅磁晶閘管是否正常運(yùn)行，是否被擊穿。在正常運(yùn)行時(shí)，滅磁電阻是基本無電流通過的，當(dāng)滅磁晶閘管被擊穿時(shí)，滅磁線會(huì)接入回路，因有電流經(jīng)過，導(dǎo)致該電阻嚴(yán)重發(fā)熱，同時(shí)電流流過還會(huì)形成勵(lì)磁電壓驟降。此時(shí)，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(dòng)機(jī)才會(huì)正常運(yùn)
行的。
2 勵(lì)磁無法正常投勵(lì)
業(yè)內(nèi)人士都清楚，在勵(lì)磁開關(guān)處于“調(diào)定”位置上時(shí)，并且勵(lì)磁回路儀表上的各項(xiàng)顯示均正常時(shí)，是應(yīng)正常啟動(dòng)投勵(lì)的，但也不免有異常情況發(fā)生，如啟動(dòng)時(shí)無法按時(shí)投勵(lì)，從而電動(dòng)機(jī)保護(hù)條件反射式地進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，因其啟動(dòng)失敗。
2.1 故障分析
自動(dòng)投勵(lì)環(huán)節(jié)在整個(gè)高壓同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁過程中都起著重要作用。在整個(gè)啟動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)子回路的感應(yīng)交變電壓頻率是會(huì)隨著轉(zhuǎn)子速度的增加而改變的。在高壓同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的瞬間，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的頻率和定子側(cè)電網(wǎng)的頻率是相等的，在運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不斷提升，轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電壓的頻率是要隨之下降的。電機(jī)的正常運(yùn)行是由異步起動(dòng)轉(zhuǎn)為同步運(yùn)行這一過程，投勵(lì)環(huán)節(jié)起著決定性的關(guān)鍵作用。投勵(lì)過早的話，投勵(lì)環(huán)節(jié)就會(huì)相應(yīng)地產(chǎn)生脈振，并且產(chǎn)生比額定轉(zhuǎn)矩高出10倍之多的沖擊力，使得電機(jī)的定子繞組受到損壞。如果投勵(lì)太晚的話，會(huì)出現(xiàn)電機(jī)的繼電保護(hù)動(dòng)作，從而發(fā)生啟動(dòng)失敗。
2.2 解決方案
在投勵(lì)環(huán)節(jié)發(fā)生異常時(shí)，在故障停車之后要檢查高壓繼電保護(hù)系統(tǒng)，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(fù)荷的保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致的跳閘；其次要仔細(xì)檢查繼電保護(hù)是否完善，如果機(jī)電保護(hù)不存在故障，就要著重關(guān)注勵(lì)磁開關(guān)在“調(diào)定”的位置上投勵(lì)時(shí)間是不是過長，投勵(lì)時(shí)間發(fā)生變化，從而引起了高壓繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘，同樣投勵(lì)無法成功；最后，穩(wěn)壓管脫焊也是造成勵(lì)磁無法正常投勵(lì)的又一原因，出現(xiàn)這一故障時(shí)只需將穩(wěn)壓管焊接好，便可正常啟動(dòng)電機(jī)。
3 勵(lì)磁電壓偏高
當(dāng)勵(lì)磁電流調(diào)整到額定值的時(shí)候，勵(lì)磁電壓仍舊偏高，當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)的電機(jī)帶超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，勵(lì)磁的電流電壓也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生較大的變動(dòng)，功率因數(shù)表的指針會(huì)發(fā)生大幅度擺動(dòng)。
3.1 故障分析
勵(lì)磁裝置常采用6塊相同結(jié)構(gòu)的單節(jié)晶體管觸發(fā)的電路插件組成，其由控制信號(hào)、同步電源、脈沖信號(hào)形成及放大環(huán)節(jié)構(gòu)成
3.2 解決方案
在維修過程中可發(fā)現(xiàn)，脈沖插件中出現(xiàn)的故障常是由于插件元件接觸不良，晶閘管、三極管及單節(jié)晶體管遭到損壞，元件參數(shù)漂移等因素導(dǎo)致的脈沖信號(hào)丟失或者脈沖信號(hào)不對(duì)稱現(xiàn)象。由于各元件相互分離，并且參數(shù)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(tǒng)的調(diào)試方法，是無法從根本上解決問題的，此時(shí)能做到的只有從示波器上觀察到是否有單個(gè)脈沖信號(hào)以及輻射值的大小，然而在實(shí)際操作中，這些顯示值是無法以點(diǎn)概面地表示6個(gè)觸發(fā)脈沖信號(hào)的一致性和同步性的。對(duì)于觸發(fā)插件來講，6個(gè)晶閘管插件是起負(fù)載作用的，此時(shí)，如果將二極管和脈沖信號(hào)相復(fù)合，便可直接從示波器上觀察到6個(gè)脈沖的全部情況。此時(shí)，結(jié)合示波器坐標(biāo)調(diào)節(jié)脈沖插件電位器，便可將脈沖信號(hào)調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。這種方式既簡潔方便，安全系數(shù)又高，大大提高了判斷故障的準(zhǔn)確性，在維修速度上也會(huì)有很大程度的提高。
4 失步保護(hù)裝置不可靠
失步保護(hù)裝置是在電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)不同步時(shí)用以及時(shí)避免同步電動(dòng)機(jī)發(fā)生失步的。從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來看，在此環(huán)節(jié)當(dāng)中發(fā)生事故的現(xiàn)象還是比較常見的，失步保護(hù)裝置在整個(gè)勵(lì)磁裝置當(dāng)中是不可或缺的。在勵(lì)磁電流小到一定數(shù)值時(shí)，會(huì)出現(xiàn)同步電動(dòng)機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)行的狀況，從而發(fā)生失步，這種狀況下電樞電流還會(huì)急劇增大，使繞組的絕緣受到威脅，同時(shí)還會(huì)使轉(zhuǎn)子繞組、滅磁電阻等的安全受到動(dòng)搖。
勵(lì)磁電阻在失去電流或者欠缺勵(lì)磁時(shí)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)失去靜態(tài)穩(wěn)定，脫離同步，這類失步叫失勵(lì)失步。它同時(shí)還會(huì)造成回路元件被燒毀，滅磁電阻溫度過熱，動(dòng)繞組的變形、開焊、過熱等故障。在供電系統(tǒng)出現(xiàn)重合閘裝置啟動(dòng)或者因?yàn)椴僮饔姓`出現(xiàn)斷電情況時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這類失步叫斷電失步，它同樣是會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)本身造成危害的，這種由于斷電造成的失步對(duì)電動(dòng)機(jī)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(dāng)場燒壞電機(jī)，其也是不可忽視的。還有一種失步稱為帶勵(lì)失步，故障現(xiàn)象及原因有線路遭雷擊、避雷器動(dòng)作、大機(jī)組起動(dòng)、相鄰母線短路等。帶勵(lì)失步對(duì)電機(jī)的危害有定子繞組綁線變脆、崩斷，線圈絕緣層震傷、短路勵(lì)磁繞組接頭處裂紋、開焊等。
解決失步問題的指導(dǎo)原則為，先要保證失步保護(hù)裝置的安全性能，以此來保護(hù)電機(jī)的安全，因此對(duì)于失步保護(hù)裝置要及時(shí)更新、及時(shí)檢測，避免因失步保護(hù)裝置的不可靠性造成電機(jī)損毀等嚴(yán)重后果。針對(duì)具體的故障原因，在采取相應(yīng)檢修措施時(shí)，應(yīng)在各項(xiàng)相關(guān)檢查沒問題的情況下，注意實(shí)際檢修動(dòng)作的規(guī)范性。
5 結(jié)語
本文中筆者以高壓同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁裝置的故障做出了探析，同時(shí)給出了相應(yīng)的解決方案。不僅就勵(lì)磁裝置的工作原理進(jìn)行了透徹分析，還為維修的技術(shù)層上提高了等級(jí)，以期對(duì)讀者能夠有所幫助。
參考文獻(xiàn)
[1] 西安豐和電力電子有限責(zé)任公司.同步機(jī)勵(lì)磁裝置使用說明[S].
[2] 馮定頤.電機(jī)及電力拖動(dòng)（第二版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.
作者簡介：許駿宏（1983—），男，山西運(yùn)城人，山西陽煤豐喜臨猗分公司助理工程師。
（責(zé)任編輯：周 瓊）
