同步發電機靜止勵磁裝置的故障分析與處理

王樹文　任洋　滕巍

摘 要：近年來，社會經濟飛速發展，為了滿足工業生產以及人們日常生活用電需求，我國加大了電力系統建設力度。而影響電力系統穩定運行的因素相對較多，同步發電機靜止勵磁裝置作為電力系統內部的重要設備，其一旦發生故障就將降低我國電力系統的穩定性。鑒于此，本文首先對可控硅靜止勵磁裝置原理進行了簡要分析，并對同步發電機靜止勵磁裝置常見故障與處理措施展開了詳細地探討，希望對我國相關領域的全面發展起到促進作用。

關鍵詞：同步發電機；靜止勵磁裝置；故障分析；處理

中圖分類號：TM343 文獻標識碼：A

一、可控硅靜止勵磁裝置原理

本文在對可控硅靜止勵磁裝置原理進行分析的過程中，以自并勵勵磁系統為例進行了分析。發電機在系統內部是產生勵磁功率的主體，直流電流在被提供給轉子的過程中，需要對三相可控硅整流橋和整流變壓器進行應用，其中直流電流具有可調節性，在這種情況下，就可以促使自并勵勵磁得以實現。

單機運行是發電機組運行過程中的主要狀態時，電流的大小就可以被勵磁系統轉變，此時恒定的電壓就會產生于發電機端。具體調節流程為：在增大發電機負荷時，會增強電樞反應，此時就會導致下降的現象產生于機端電壓中，在對電壓互感器進行應用的過程中，可以有效傳遞機端電壓，促使其向檢測放大單元流動，在比較這一電壓與給定電壓時，就可以獲取一個偏差信號，將這一信號進行放大處理，就會促使控制電壓信號產生，在對移相進行輸入的過程中就可以對單元進行觸發，脈沖相位將被移相觸發，在增大控制電壓信號時，將其向前移動，就可以減小控制角，增大可控硅橋輸出，此時隨之增大的還有勵磁電流，同時提升了發電機端電壓，最終促使自動負反饋調節在電壓中實現。如果減小發電機負荷，那么將產生同上述相反的調節過程。

并網運行是發電機的主要狀態，無功功率在發電機輸出過程中的大小可以被勵磁裝置進行有效地調節，在這一過程中電壓在系統中的穩定性將有效提升。同時，要想促使安全運行的狀態產生于發電機組中，應將空載低頻保護、欠勵限制、空載過電壓和過勵限制設置在勵磁系統中。

二、同步發電機靜止勵磁裝置常見故障與處理措施

（一）整流變壓器高壓熔絲熔斷

故障表現：若熔絲熔斷現象產生于整流變壓器高壓側中時，將導致原邊缺相現象存在于變壓器中，由于一定的變化產生于變壓器副邊中，嚴重破壞了同步關系，此時調節器的功能將喪失，那么就會促使失控狀態成為可控硅的主要狀態，大幅度的下降現象開始在整流橋輸出中形成。

處理措施：一旦上述問題產生，發電機將無法機械正常運行，工作人員必須在設備斷電的基礎上，對熔絲進行更換。

（二）發電機并網運行時無功波動大

同步發電機處于并列運行狀態下，一定的變化就會產生于電力系統無功負荷中，那么無功負荷將在各機組間被重新進行分配。如果調差系數在自動調節勵磁裝置中得到調整，那么合理地分配將產生于無功負荷中，此時合理的分布也是無功潮流的主要狀態，最小的損耗將在電網中形成。

從勵磁系統工作原理的角度出發，要想實現有效的機組運行，必須滿足以下條件：第一，正調差系數在發電機機端并列運行中應保持一致，為無功負荷的合理分配奠定良好的基礎；第二，發電機在負調差系數狀態下可以并列運行于高壓母線上，此時必須對變壓器進行應用，但是其不可以并列運行于機端。

故障表現：并網現象在發電機中形成以后，一定無功負荷會產生于發電機中，在不斷波動的系統電壓下，非常靈敏的無功調節會產生于機組中，此時頻繁的擺動會在功率因素表、無功功率表和勵磁電壓表中形成，同其他并列機組相比，其擁有更大的變化幅度，那么就充分說明不合理的整定存在于勵磁裝置的調差率中。

處理措施：在發生上述問題時，應首先對發電機進行檢查，對正負調差進行確定，即促使0檔為調差波段開關的位置，促使發電機并網，并保證無功負荷存在于發電機中，在少帶有功的基礎上，將1檔或2檔設置為波段開關位置，如果下降的無功負荷現象產生于發電機中，那么說明其處于正調差，反之則為負調差。如果機組在機壓母線上并聯，應對正調差進行應用，否則將導致頻繁的變化產生于無功中，且幅度也相對較大，嚴重威脅機組安全運行。如果經過檢驗，確定其為負調差，必須馬上進行停機處理，并對調差電流互感器極性進行更改；如果經過檢驗，確定其為正調差，那么在相同的情況下，應促使調差系數在電機中增大，從而合理地分配運行機組的無功。

（三）單相可控硅擊穿

故障表現：如果某相可控硅擊穿，在對負反饋控制原理進行應用的過程中，應保證勵磁電流不發生改變，促使恒定的現象產生于無功和電壓中。在這一過程中，控硅全開通可以在故障相中實現，此時如果108°為控制角的度數，會產生最小的故障整流橋輸出，同時維持較高的勵磁電壓。此時控硅一直導通會在故障相中產生，若將控制較設置為108°，勵磁電流將不再受調節器控制，其值將遠遠高于額定勵磁電流，而不對稱的現象將產生于整流橋交流側三相電流中，同時直流分量較大，此時劇增的現象會在勵磁變壓器激磁電流中形成，在飽和的鐵芯背景下，將對高壓繞組絕緣造成威脅，甚至導致設備被燒毀。發電機強勵是在三相半控橋一相可控硅擊穿的基礎上產生的，此時將導致異常增大的無功電流、機端電壓和勵磁電流產生于發電機中。如果迅速熔斷現象產生于快速熔斷器中，將導致可控硅退出工作，勵磁電流會再次受調節器控制，由于自動調節是調節器的主要功能，此時將降低控制信號，那么就會促使開放角在兩相可控硅中自動增大，那么發電機勵磁電流不變或者產生一定程度的下降以后，此時將導致不平衡的現象產生于整流變壓器付邊三相中，其中一相過載，那么無功負載將在發電機中降低。

處理措施：提升可控硅器件質量并將其正確應用于整流橋中至關重要，同時在對過電壓進行限制的過程中，應對阻容吸收裝置進行裝設。將快速熔斷器應用于硅二極管和可控硅元件中，可以發揮短路保護的作用，在這種情況下，快速熔斷器在擊穿時將迅速熔斷，確保故障元件退出工作，同時在對熔斷器進行裝設的過程中，可以對回路進行有效監視。選擇整流橋、勵磁變壓器時，應保證裕度充足，這樣一來，設備就不會在不對稱運行狀態下被燒毀。

結語

綜上所述，同步發電機靜止勵磁裝置在運行的過程中，很容易發生整流變壓器高壓熔絲熔斷、發電機并網運行時無功波動大和單相可控硅擊穿等故障，嚴重影響電力系統運行穩定性，因此，相關工作人員必須有針對性的采取有效措施，加大對這一裝置故障的處理力度，最終為提升電能輸送可靠性奠定良好的基礎。

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