發電機啟勵失敗的原因分析及故障排查

王翠紅

摘 要：啟勵是發電機啟動并網的一個重要環節。啟勵失敗則是發電機啟動過程中比較常見的一種故障，而導致啟勵失敗的因素卻錯綜復雜，從而給電氣人員對啟勵失敗的原因分析及故障排查造成了一定困難。該文結合該公司#3發電機大修后啟動試驗中啟勵失敗的案例，介紹了故障現象，人員操作、電氣一次設備、勵磁系統方面問題的排查，排查中用到的試驗方法、故障的確認、處理措施以及此次啟勵失敗原因分析，最后歸納總結了發電機啟勵失敗的原因，希望對發電機啟勵失敗的故障排查有所裨益。

關鍵詞：發電機 勵磁調節器 啟勵失敗 剩磁

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（c）-0054-01

啟勵失敗在發電機啟動過程中比較常見，而導致啟勵失敗的因素卻錯綜復雜，包含發電機電氣一次設備故障、勵磁系統缺陷以及運行人員誤操作等方面林林總總的問題，這就為啟勵失敗原因分析及故障排查造成了一定困難。下面介紹了該公司#3發電機的一次啟勵失敗的原因分析、事故排查及處理方案，最后對發電機啟勵失敗的原因進行了總結。

1 #3發電機啟勵失敗的原因分析及故障排查

1.1 發電機啟勵的介紹

啟勵失敗的原因是該公司的#3發電機，其采用的是自并勵方式勵磁，啟勵時要合入直流220V啟勵電源，發電機轉子用以建立初步的旋轉磁場，8s后斷開啟勵電源，此時如果發電機機端電壓升至500V，勵磁調節器向可控硅開放觸發脈沖，將勵磁變來的交流電源轉換為直流，為轉子繞組提供勵磁電流，發電機逐步升壓至額定，完成空載升壓。如果8s內發電機機端電壓未升至500V，勵磁調節器則不向可控硅開放觸發脈沖，最終啟勵失敗。

1.2 處理過程

#3發電機A級檢修后進行空載試驗時，發電機無法正常啟勵，勵磁系統報“啟勵失敗”。啟勵過程中DCS數據顯示，發電機機端電壓升至300V，勵磁電流不足1A且未見增長。

首先，排查是否存在運行人員誤操作。DCS顯示發電機的轉速維持在3 000rpm，勵磁系統無報警。就地檢查勵磁系統無異常，勵磁開關處于合閘位置，220V直流啟勵電源空開已合入。由此排除運行人員的誤操作。

然后，排查是否存在發電機電氣一次設備故障。發電機大修的高壓試驗數據全部合格，啟動前測發電機轉子絕緣15MΩ數據合格，就地檢查勵磁碳刷及引線接觸良好。進而排除了發電機電氣一次設備故障的可能。

第三步，勵磁系統排查。機組檢修期間進行了勵磁回路傳動及靜態試驗，結果正常，排除了勵磁調節器的故障。接下來檢查啟勵回路。啟勵回路接線緊固，接觸良好；接觸器吸合正常，接點接觸良好。拔掉勵磁碳刷，將轉子從勵磁系統脫開，用滑線變阻器模擬轉子，進行假負載試驗。試驗時觀察勵磁電流、勵磁電壓變化趨勢正常，計算啟勵回路電阻為9Ω，與起勵電阻的設計值一致。由此判斷勵磁系統正常。

完成上述檢查后，再次啟勵。啟勵時，勵磁電壓升至10V，勵磁電流1A以內未見上升，發電機機端電壓升至300V，最終啟勵再次失敗。根據電磁原理分析，勵磁電流應當從0A開始逐漸增大，檢查歷史趨勢可見以往成功啟勵時勵磁電流會快速上升。而此次的勵磁電流卻維持在1A以內，根本沒有增大。由此判定，啟勵時勵磁電流在轉子鐵芯中未能建立有效磁場，機端電壓未升至500V，導致了啟勵失敗。

經研究決定，為使啟勵時勵磁電流能夠建立有效磁場，采用短接部分啟勵電阻，逐步減小啟勵電阻，增加啟勵電流的辦法，嘗試對轉子鐵芯充磁。經三次充磁，當電阻降至7.5Ω時，啟勵成功。

1.3 原因分析

#3發電機無法啟勵的直接原因是勵磁電流8s內未在轉子鐵芯內建立有效磁場，發電機機端電壓未升至500V，導致了啟勵失敗。

啟勵時不能建立有效磁場的原因有兩條：一是發電機轉子鐵芯中的剩磁消失，二是轉子鐵芯的剩磁方向與啟勵時勵磁電流新建立的磁場方向相反。根據電磁原理分析，鐵芯剩磁消失后，啟勵時勵磁電流會增長緩慢，重新建立磁場會比較困難，8秒鐘內不足以建立起有效的磁場，造成啟勵失敗。鐵芯剩磁反向，則啟勵時鐵芯剩磁會阻礙勵磁電流增長，會出現勵磁電流增長緩慢或保持不變的情況，啟勵電源的能量用以消除鐵芯中的反向剩磁，8s更不會建立有效的磁場，最終啟勵失敗。

由于啟勵失敗時的勵磁電流維持在1A以內不見增大，可以判斷發電機轉子鐵芯內存在反向磁場，阻礙了勵磁電流增長，未在8s內建立起有效磁場。分析判斷造成轉子鐵芯中剩磁反向的原因有兩種可能。一是檢修過程中，發電機轉子滑環引線的接線回裝時未按原極性接線，造成轉子鐵芯剩磁反向。二是高壓試驗中測量轉子繞組直阻時，儀表接線的極性與滑環引線的極性不一致，產生的磁場與轉子鐵芯原有剩磁磁場方向相反，對轉子鐵芯反向充磁，造成鐵芯剩磁減少甚至反向。

綜上所述，此次啟勵失敗的真正原因是發電機轉子滑環引線的接線回裝時未按原始極性接線，亦或是測量轉子繞組直阻時試驗儀器接線極性與轉子滑環引線極性不一致，造成了鐵芯剩磁反向。

2 歸納總結

為今后能夠快速準確判斷發電機啟勵失敗的原因，首先來總結造成啟勵失敗的原因。造成發電機啟勵失敗的原因歸納起來有四個方面，一是運行人員的誤操作；二是發電機本身存在電氣故障；三是勵磁系統故障；四是轉子鐵芯剩磁消失或反向。為排除運行人員的誤操作，要逐一檢查發電機啟勵的條件，即查看發電機轉速是否達到額定轉速，勵磁系統故障信號是否復歸，勵磁開關是否合入，啟勵電源空開是否已合入。發電機電氣故障主要排查是否存在轉子線圈開路、短路或接地等故障，還有就是引線接觸是否良好。勵磁系統故障主要排查啟勵回路和調節器是否存在問題。自并勵發電機靠他勵電源啟勵時，轉子鐵芯剩磁消失或反向會抑制勵磁電流增長，無法建立有效磁場，可以根據勵磁電流的變化情況進行分析判斷。

3 結語

該文結合該公司#3發電機啟勵失敗的原因分析及故障排查，歸納總結了發電機啟勵失敗的原因及如何排查故障。當發電機啟動時，發生啟勵失敗后可以根據導致失敗的原因逐一進行排查，希望能為同行提供一定的參考。

參考文獻

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