發電機勵磁裝置運行中常見的故障及檢修方法

商國敬，范繼偉，李廷軍

摘 要：現代發電裝置趨于完善，發電活動更為合理可靠，發電效率也被有效提升。在電站設備中，發電機屬于核心設備，而勵磁裝置又是大部分發電機不能缺失的重要系統。在新型同步發電機設備中的勵磁系統之中，不僅僅勵磁電源可以調節并控制勵磁電流，勵磁裝置同樣也可影響勵磁電流。本文結合勵磁裝置的具體運行特點，探討其常見的質量問題，并提供檢修建議。

關鍵詞：發電機；勵磁裝置；故障；檢修手段

在現代發電機系統中，勵磁裝置可以被當做輔機設備被有效運用，其可以直接將直流電流提供給磁場繞組，進而形成新的直流磁場，勵磁裝置可以使發電機被更加安全地使用，如果勵磁裝置不能順利運轉，發電機只能進行單一的機械化運轉活動，因此在使用發電機時，必須謹慎檢查勵磁裝置，對其故障問題進行分析，確定修理手段。

1 可控硅帶去的影響

可控硅存在的觸發脈沖問題會影響勵磁裝置，勵磁裝置在這種外部影響之下，很難繼續維持穩定的工作狀態。在對電廠之中的發電機進行檢修時，經常會發現這種故障問題，盡管在初期投入勵磁之后，勵磁可以保持正常運行的狀態，但是在一處工作點位置，勵磁表記會出現擺動的情況，根據實際的勵磁裝置檢測經驗，還發現如下的現象：啟動勵磁裝置之后，啟勵數值達到了配套使用的發電機設備的額定電壓數值的80%，而后繼續增加，增磁甚至可以達到90%左右，磁力表記出現反復擺動的現象，借助研究實驗，對該種現象進行研究后發現，該種現象一直存在。對發電機組的適配單元、電力回路以及脈沖系統進行檢查之后，發現控制電壓的數值并無異常。借助示波器對脈沖情況加以觀察發現，正常狀態下是雙脈沖，而當增磁逐漸接近故障點之后，雙脈沖發生了變動，變為三脈沖，在原有脈沖的前沿部位，產生了虛脈沖，這一脈沖有時存在，有時消失，導致可控硅因被誤觸發而出現異常的情況。

對故障問題的形成原因進入深入研究之后發現，發電機工作現場中運用導線的長度過長，導致，電纜溝中產生了容性耦合的情況，可以直接對脈沖屏蔽線加以更換，進而強化電纜部位的屏蔽效果，使接地系統保持更高的可靠性。

2 發電機不能有效滅磁

發電機同電網解列后，勵磁裝置要把勵磁繞組的磁場盡快地減弱到盡可能小的程度。有利用可控硅橋逆變滅磁，利用放電電阻滅磁，利用非線形電阻滅磁等滅磁方式。在逆變的方式下，逆變失敗不能有效降低勵磁電流。逆變滅磁就是將可控硅的控制角后退到逆變角，使整流橋由“整流”工作狀態過渡到“逆變”工作狀態，從而將轉子勵磁繞組中儲存的能量消耗掉。引起逆變失敗的原因大致有如下幾點：回路工作不可靠，不能適時準確地給可控硅分配脈沖，導致應開通的可控硅不能開通。可控硅控制極故障，失去阻斷能力或導通能力。交流電源異常，勵磁變壓器相序，相位錯誤或者在逆變過程中出現斷電、缺相或電壓過低。由于逆變時換相的超前觸發角β過小，或因直流負載電流過大，交流電源電壓過低使換相重疊角γ增大，或因可控硅關斷時間對應的關斷角δ增大，使換相裕度角不夠，前一元件關斷不了，后續元件不能開通。

3 勵磁波動過大

勵磁表記有輕微的抖動是正常的，但當擺動較大時，則屬于故障。應檢查的項目：勵磁裝置從運行數值突然向滿刻度方向擺動，時而又正常，其變化規律無常，但當增，減磁時仍然可以進行調節。這是由于移相脈沖的波動引起的。首先應檢查脈沖的控制電壓U是否正常。而脈沖的控制電壓U是由勵磁量測值（發電機電壓或勵磁電流）、給定值經PID調節所輸出的。因此先檢測勵磁裝置的電源是否正常。再分別檢查給定值，勵磁量測值兩路信號是否正常。可用萬用表和示波器檢查給定值，勵磁量測值（發電機電壓，勵磁電流）輸入及經適配單元后的測量值是否穩定，正常。

當勵磁整流波形脈動成分較大時，勵磁表記抖動明顯。用示波器觀察可控硅整流波形，僅能看到4個甚至2個可控硅導通波形。首先可用萬用表或專用儀器檢測可控硅的性能是否良好。再用示波器觀察六個脈沖信號是否存在，檢查觸發脈沖的形成，預放，及脈沖變壓器原、次端的信號是否正常。并可與同步電壓進行相位的比較，觀察脈沖的移相角度、寬度及幅值是否正常。出現此類現象大部分情況是由于設備在使用過程中由于現場環境溫度地變化，震動，氧化作用。

4 勵磁變壓器設備帶去的影響

在某火電廠調試中，勵磁裝置升壓，并網均能夠正常工作，但發現啟勵時，發電機電壓表上升速率很快，因為這套勵磁裝置具有升壓緩啟勵功能，因此，電壓表應該平穩地上升。并且，用萬用表測量觸發脈沖的控制電壓也是偏離正常值，再次用示波器觀察同步電壓，發現A，C相電壓接反，形成反序的同步電壓。經證實，該電廠在自行更換勵磁變壓器時，將勵磁變壓器次端A，C相電纜接反，經更換后，勵磁投入，以上問題均解決，工作正常。

針對勵磁變壓器帶去的影響以及相位錯誤的問題，仍舊可以通過運用示波器裝置來對相序表加以詳細地核查，同時也可以對勵磁變壓設備原端以及母線之間的電壓差進行檢測，在同相條件下，并不會形成電壓值，而在異相的條件下，可以直接顯現出電壓差數值，進而可以對系統加以測量，找出故障點所處的位置，進行檢修處理，盡管這種檢修方法的效率相對比較低，但是可以精準定位故障點。

5 其他故障問題

除了上述勵磁裝置常見的故障問題之外，勵磁電壓與勵磁電流不能成比例也是需處理的勵磁故障問題之一。對勵磁裝置進行檢測之后，如果發現勵磁的電流數值偏低，但是電壓處于正常的水平，并且勵磁裝置出現了局部發熱的情況，可確定勵磁裝置出現了故障問題，主要是因轉子回路的阻值大幅增加而造成的，同時分流器、銅排與轉子電纜可能存在接觸不良的狀況，裝置的溫度會逐漸升高，碳刷與集電環之間的接觸面積過小，接觸電阻的數值也會有所增加。

如果勵磁電壓的數值過高，但是勵磁電流正常，可以借助示波器來對整流波形進行觀察，可以發現有交流波形存在，對其產生的原因進行研究后可以發現，在整流橋系統中，有可控型硅存在短路的情況，將交流成分添加到系統的直流輸出端，電壓表顯示的數值是兩種類型的電壓的疊加值，因此最終測得的電壓值會比正常狀態的勵磁電壓值更高。

6 結束語

當前發動機使用的勵磁系統相對比較復雜，其可能形成的故障問題也有所不同，如果不能精準地判斷故障的類型，勵磁裝置的問題就不能被有效解決，本文探討了幾種存在與勵磁裝置中的幾種典型的故障問題，調試人員在調試勵磁裝置時，不僅要對該裝置本身展開調試，還要對其所處的發電機進行檢測，針對具體的故障類型來選擇運用高效的檢修方法，減少發電的單位的經濟損失。

參考文獻

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