發電機勵磁系統狀態檢修的探討

蒙家源

【摘 要】性能良好的發電機驅動系統不僅提供發電機的可靠操作，向電網提供合格的電力，而且還有效地改進了電源系統的技術指標。因此，勵磁系統的運行狀態對于發電機和整個電源系統至關重要，勵磁系統更應該及早開展狀態檢修。基于此，本文主要對發電機勵磁系統狀態檢修進行分析探討。

【關鍵詞】發電機；勵磁系統；狀態檢修

1、前言

根據設備的實際工作情況，狀態維修通過先進的狀態監測、可靠的評估，判斷設備的狀態，識別故障的早期征兆，判斷故障的位置、嚴重程度和發展趨勢。并根據分析結果建立診斷結果。維修應在備用性能降低到一定程度前進行，否則會發生故障。隨著設備可用性的科學提高和維護目標的確定，該維護系統的成本最低。為設備的安全、穩定、長期、全性能、高質量運行提供可靠的技術和管理保證，能有效地克服定期維護造成的設備大修或停修問題。

2、勵磁系統狀態檢修的實施

勵磁設備狀態檢修的實施是對現有檢修管理體制的改革，是一項復雜的系統工程。需要長期堅持，不斷總結，不斷改進。首先應根據國電發（2002）508文件《水電廠開展設備狀態檢修工作的指導意見》，利用原機組狀態檢修組織和規程，對機組狀態檢修進行必要的補充和改進。形成勵磁系統狀態檢修的組織機構及規章制度。本文主要討論了勵磁系統狀態檢修的具體實現。

2.1建立勵磁系統狀態檢修中的監測項目

狀態維修的基礎是設備狀態監測。狀態監測項目的選擇是獲取勵磁系統狀態信息的重要環節。其合理性和準確性直接影響到采集到的信號能否反映勵磁系統的實際情況，從而影響到勵磁系統狀態診斷、分析和決策的準確性。監測項目太多，不僅成本高，而且條件監測和診斷分析也很復雜，不利于監測勵磁系統的運行狀態；監測項目太少，無法真實反映。因此，在滿足診斷和分析的基礎上，選擇最具代表性和最具反映性的監測項目是十分必要的。

（1）監測項目

①勵磁變壓器

電廠勵磁變壓器逐漸被干式變壓器取代。變壓器通常采用環氧澆注型。干式變壓器的安全運行和使用壽命在很大程度上取決于變壓器繞組絕緣的安全可靠性。變壓器因繞組溫度超過絕緣容限溫度而不能正常工作是變壓器不能正常工作的主要原因之一，因此對變壓器運行溫度進行監測和報警十分重要。溫度信號由嵌入低壓繞組最熱2個部分的Ptl00熱敏電阻測量，溫度變化由嵌入低壓繞組的2個Ptl00熱敏電阻測量并進行對比。現地數顯表直接顯示各相繞組兩點溫度值（三相檢查和最大值顯示，并每周記錄歷史最高溫度繪成曲線圖）。溫度數值以4-20毫安輸出，與RS485計算機接口傳輸到遠程計算機；通過嵌入式低壓繞組PTC非線性熱敏電阻采集繞組或鐵心溫度信號進行控制風機投入及退出、超溫報警、跳閘。還可配備自動終端設備，對勵磁變進行實時數據采集與控制，包括磁變壓器的三相電壓、變壓器低壓側電流、溫度、高低壓側開關狀態、風機狀態等實時數據，實時監控和顯示。并將這些操作數據傳送到上位機實時顯示以及存儲。在實時監測的同時，也要定期試驗，耐壓試驗就是驗證勵磁變壓器的耐受短路能力、損耗及過載能力，然后試驗數據統計進行狀態分析，結合數據進行狀態檢修。

②勵磁調節器

勵磁調節器相當于勵磁系統的大腦，勵磁調節器運行狀態是非常重要的環節。勵磁調節器的監測主要是對其穩定性、動態特性和技術指標、溫度、絕緣狀態等進行監測，隨著數字勵磁調節器的廣泛應用，大多數勵磁系統都具有一定的狀態監測和故障診斷功能。PT斷線、脈沖閉鎖、調節器故障、限制動作檢測等功能，還具有定子電流限制器、疊加調節、轉子溫度測量等其它特殊限制保護功能，但狀態監測作為狀態維護功能還遠遠不夠。近五年來，各廠家勵磁調節器的故障檢測功能日趨完善。檢測范圍包括電源系統、硬件系統和軟件系統。有的還具有在線幫助系統、故障記錄、系統自診斷、智能測試等功能，逐步具備狀態維護的狀態監測功能。

③整流裝置

早期投入運行的勵磁整流器一般只有功率柜投退、風機投退和故障、快速熔斷器狀態等少量信息，但對整流器本體、晶閘管的監測較少。目前，一些廠家已經開發出的功率柜已經建立了獨立的智能數字監控接口。具有橋臂電流、晶閘管開度、晶閘管殼溫、觸發脈沖等監測功能。同時增加了對風機風溫、風壓、阻容保護電路的監測，同時結合日常巡回測量阻容保護上電阻跟電容的溫度進行全面監測。調節器或計算機監控系統通訊、上傳和保存監控數據。人為統計跟設備智能監控統計結合對設備進行監測。

④過電壓保護及滅磁回路

當發電機處于滑極等非正常運行或電力系統遭受雷電干擾時，將在轉子回路中產生很高的感應電壓或瞬間過電壓，出現正向過電壓時，正向阻斷可控硅元件被觸發導通，將氧化鋅非線性電阻接入轉子回路，吸收并抑制尖峰電壓，正向過電壓消失后回路自動關斷。監測過電壓保護回路電流互感器 CT 的電流信號繼電器，采集動作信號，并進行計數，向勵磁調節器和監控系統發出相應的指示信號。滅磁電路只有簡單的監測功能，如滅磁開關的狀態和動作次數。建立了獨立的智能化數字監控接口，具有滅磁記錄儀、滅磁開關動作次數、晶閘管動作次數、快速熔斷器等監控功能。可與勵磁調節器或計算機監控系統通信。

在各水電站進行勵磁系統狀態檢修時，可根據本電站勵磁系統的實際情況，選擇上述全部或部分監測項目進行監測，并可選擇供電回路、啟動回路等其他項目進行監測，也可根據實際情況增加對電源回路、起勵回路和控制回路等其他項目的監測。

（2）狀態監測的方式

由于各電廠設備條件的不同，考慮到現有技術條件的限制，勵磁系統的狀態監測方式也不同。對于一些早期投入運行的勵磁系統，主要通過計算機監控系統和離線檢測來獲取勵磁系統的狀態信息。可以配置一個。一些便攜式測量儀器和數字儀器用于離線監測。同時增加了轉子絕緣在線監測裝置、可控硅外殼溫度傳感器、風機風溫、壓力傳感器等專用在線監測設備，以減少投資，并根據設備改造情況進一步完善。.由于采用了先進的勵磁系統，勵磁系統內部網絡通訊基本實現。勵磁調節器采集整個勵磁系統的信息，直接從數字勵磁調節器中提取實時數據，并輔以離線監測。離線監測數據是通過設備的定期檢查和測試獲得的，主要是一些技術上無法達到的小型設備和項目。

2.2收集整理信息

設備信息主要包括運行數據（包括實時數據、運行日志、運行巡檢記錄、運行分析記錄等）、例行檢驗數據（包括點檢數據、金屬檢測試驗數據、性能試驗數據、技術監督現場試驗數據等）和設備狀態監測數據（各種監測設備測試）。獲取的數據、設備歷史數據（包括設備圖紙、說明書、安裝記錄、故障記錄、維修記錄、臺賬變更等）、同類設備的故障信息和維修經驗、工業部相關國家標準（法規、規章）。工業、企業、電廠等，信息和數據量很大。充分利用計算機技術對這些數據進行管理，確保其在系統和技術中的有效應用。在條件允許的情況下，采用開放式數據庫結構，建立統一的數據分析平臺。

2.3建立計算機專家診斷系統

專家診斷系統軟件由專業廠家開發。此系統應能分析歷史數據、離線數據和實時數據，給出設備健康狀況、故障情況或發展趨勢，并提出維護或檢查建議。例如，通過晶閘管運行狀態（觸發功率、接通時間、輸出波形）的歷史和實時監測信息，分析和診斷晶閘管元件的老化或失效程度。同時，專家診斷系統還應具有事故演練、系統培訓、仿真和二次開發等功能。例如，對指定的故障進行模擬，培訓運行維護人員處理故障，并對系統測試進行模擬，以減少對實際設備的損壞。

當然，勵磁系統狀態檢修是全廠設備狀態檢修的一部分，因此勵磁系統狀態檢修的專家診斷系統也應是勵磁系統狀態檢修專家診斷系統的一部分。可與專家診斷系統進行通信，實現全廠設備的狀態維修或直接進行狀態維修。它是全廠設備狀態維修專家診斷系統的一個模塊。具體實施應從安全性和可操作性方面綜合考慮。

2.4分析診斷。提出檢修建議報告。

根據診斷專家系統的分析模型和提出的建議，對專業維修人員的特殊責任和狀態維修進行了分析和梳理，提出了勵磁系統維修的建議報告，包括：設備維護項目、維護間隔、維護周期、維護過程等，提交決策部門進行維護決策。

參考文獻：

[1]陸繼明，毛承雄等.同步發電機微機勵磁控制[J]..北京：中國電力出版社，2006.

[2]李桂紅.發電機勵磁系統狀態檢修的探討[J].水電站機電技術，2006.29（2）：12-14.

（作者身份證號碼：450721199003141410）