發電機勵磁系統故障成因及對策

杜思陽

國電南瑞科技股份有限公司

1 勵磁系統維護的意義

勵磁系統是一種實時控制系統，任何時候發生任何故障都有可能影響到發電機的安全穩定運行，因而受到無論電廠還是電網的高度重視。而勵磁系統的維護則是減小勵磁系統故障最有力最有效的措施。做好勵磁系統的維護工作可以及時 發現勵磁系統存在的故障或安全隱患，把故障消除在萌芽狀態，從而大大降低勵磁系統的故障退出的概率，對電廠具有非常高的經濟效益，對電網具有很高的社會效益。

勵磁系統的維護是一項技術含量較高的工作，需要維護人員具有扎實的電機學、自動控制理論、電工原理、模擬電路和數字電路、電力電子學以及微機控制等多門的專業知識。同時還要求維護人員具有豐富的現場運行經驗。

2 勵磁事故分析的基本方法

當勵磁系統發生故障后，應及時采取以下措施，以便事故的分析以及故障后正確恢復。首先是事故現場拍照，故障發生后，首先針對故障區域的各器件、相對位置、損壞及燒毀異物、以及勵磁系統的相關異常信號顯示進行拍照，保留第一現場。第二是保存波形及數據，將故障發生前后一段時間的勵磁調節器錄波、故障錄波儀波形、DCS監控系統錄波進行上送、保存、拷貝。第三是隔離、拆解、恢復，針對故障環節進行隔離，并根據調度及電廠的要求(是否需要及時恢復正常運行)來決定是針對故障環節進行拆解分析故障原因還是修復損壞單元及時恢復運行。

3 典型勵磁系統故障分析及對策

3.1 勵磁調節器PT斷線故障分析

某廠#2機勵磁系統調節器配置有A、B雙通道，在大修后開機采用A通道零起升壓方式，當電壓升到額定后機組準備假同期并網前，DCS集控室收到#2機勵磁系統A通道故障信號、調節器PT斷線故障信號。檢修人員迅速到現場檢查勵磁調節器，發現A通道報PT斷線故障，B通道為主套正常運行。讀取電壓采樣數據，發現A通道機端電壓只有66.67%(額定100%)，B通道電壓正常。檢修人員隨即用萬用表量取PT端子排二次電壓，發現A通道測量PT的A相對地電壓為0V，B相和C相對地電壓均為99.9V，B通道測量PT三相對地電壓均為100.0V。由于A通道和B通道測量機端電壓采樣來源為發電機兩組不同的PT，由此判斷勵磁調節器采樣沒有問題，應該是外部回路故障導致的勵磁調節器采樣異常。檢修人員隨即對PT外回路逐一排查，最終檢查發現是A通道測量PT保險熔斷，進行更換處理后勵磁調節器采樣正常，機組隨后順利并網發電。

當發生PT斷線故障后，首先要確定是外回路故障還是勵磁調節器采樣異常導致的故障。如果是外回路故障，需檢查PT是否異常、PT保險是否熔斷、PT端子箱聯片是否未投；如果外部回路排查無異常，則是調節器測量采樣回路異常，應更換相應的測量板件。

3.2 發電機無功功率異常波動的分析

發電機組正常運行時的無功出力對穩定電網系統的電壓水平有著重要作用，若發電機無功功率出現大幅度異常波動會導致系統電壓波動，嚴重時甚至會對區域電網造成沖擊。發電機勵磁系統是調節無功的主要工具，當勵磁系統出現異常時可能會造成無功功率的異常波動。當機組無功出現異常波動時，勵磁系統可做以下檢查：

1.調節器錄波，檢查發電機有功功率無明顯變化時，PSS是否有明顯的輸出。由于PSS輸出最終疊加在電壓給定上，如果PSS輸出值較大并且頻繁，則會引起機端電壓的頻繁調節，最終導致無功功率異常波動。此時有可能是PSS參數中比例增益過大，建議重新做PSS建模試驗，確定PSS最優參數。

2.PT或PT保險接觸不好導致調節器電壓測量異常，檢查PT回路以及回路保險。CT是否周圍有放電現象或回路接觸不好，導致CT信號不穩定，如果有找出放電部位或松動部位處理。

3.聯系調度看系統是否有負荷的投切，是否有低頻振蕩，如果有此時無功功率波動是正常現象不需要處理。

4.適當調整機組的調差系數。一般單元接線機組是負調差或零調差，擴大單元接線機組是正調差。

3.3 發電機失磁故障的分析

運行中的大容量發電機組，如果發生低勵、失磁故障，將對發電機和電力系統的穩定運行造成非常嚴重的影響。引起失磁的原因包括勵磁回路開路、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后，將從系統吸收大量無功，導致系統電壓下降，若果不采取緊急停機措施，會引起發電機失步運行，并產生危及發電機安全的機械力矩；在轉子回路中出現差頻電流，引起附加溫升等危害。由此可見發電機失磁故障嚴重影響大型機組的安全運行。

某電廠3號機整流柜風扇共有兩路電源，分別取自廠用380V MCC和勵磁變低壓側。在啟動電泵過程中，引起380V廠用電系統電壓降低，勵磁系統發出輔助電源故障報警，由于切換回路繼電器輔助觸電電阻過大，導致電源切換失敗，整流柜風機無法正常運行，導致整流柜超溫跳閘，失磁保護動作，機組停運。

結語

勵磁系統是同步發電機的重要組成部分，它關系到發電機及電力系統的安全穩定運行。通過對發電機勵磁系統不斷地研究，整理歸納出勵磁系統在運行過程中可能會出現的一些故障，并對此類故障出現的原因，提出相應的應對策略，這對于發電機組的正常運行、電網的安全穩定具有十分重要的意義。

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