發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)常見(jiàn)故障探究

【摘 要】勵(lì)磁系統(tǒng)作為發(fā)電機(jī)的重要組成部分，其運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)正常發(fā)電和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。本文分析了勵(lì)磁系統(tǒng)中常見(jiàn)故障產(chǎn)生的原因，提出合理化的解決對(duì)策，具有一定借鑒參考意義。

【關(guān)鍵詞】勵(lì)磁系統(tǒng);失磁故障;發(fā)電機(jī)

1 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)概述

勵(lì)磁系統(tǒng)作為發(fā)電機(jī)的重要組成部分，由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩部分組成，其中勵(lì)磁功率單元是向同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組提供可靠的直流勵(lì)磁電流，勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置是按照發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)運(yùn)行的要求，根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則自動(dòng)調(diào)節(jié)控制功率單元的勵(lì)磁電流。

勵(lì)磁系統(tǒng)主要為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組提供勵(lì)磁電源，以滿足發(fā)電機(jī)正常發(fā)電和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的需要。但在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)一些常見(jiàn)故障，研究表明，勵(lì)磁系統(tǒng)故障是發(fā)電機(jī)故障停機(jī)和非計(jì)劃停運(yùn)的主要原因。勵(lì)磁系統(tǒng)故障必然會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性帶來(lái)不利影響。因此，對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，尋找出行之有效的解決策略非常重要。

2發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)常見(jiàn)故障及處理

2.1起勵(lì)無(wú)法升壓

勵(lì)磁系統(tǒng)工作時(shí)，首先要?jiǎng)?lì)磁建壓，然后產(chǎn)生勵(lì)磁電流。勵(lì)磁建壓需要借助剩余磁化強(qiáng)度。剩磁多少是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)能否進(jìn)行勵(lì)磁建壓的主要因素。發(fā)電機(jī)在起勵(lì)時(shí)無(wú)法升壓的故障多發(fā)生在新安裝或停運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)的的發(fā)電機(jī)中。

2.1.1起勵(lì)時(shí)無(wú)法升壓的原因

（1）起勵(lì)繼電器線圈或觸點(diǎn)故障，導(dǎo)致起勵(lì)無(wú)法正常。

（2）勵(lì)磁回路故障。

（3）微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器故障或參數(shù)設(shè)置不正確。

2.1.2 處理措施

對(duì)于新安裝的發(fā)電機(jī)，要檢查其剩磁情況，并通過(guò)采取相應(yīng)的操作觀察其運(yùn)行情況。對(duì)于機(jī)組停運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)的發(fā)電機(jī)組，一旦發(fā)現(xiàn)無(wú)法勵(lì)磁升壓時(shí)，要對(duì)勵(lì)磁回路進(jìn)行全面檢查，特別是回路接線和電刷。若是起勵(lì)繼電器故障，則對(duì)損壞部位進(jìn)行更換。微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器則查看其電壓設(shè)定值是否正確。

2.2 碳刷和集電環(huán)過(guò)熱有火花

碳刷和集電環(huán)是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的重要組成部分，也是發(fā)電機(jī)動(dòng)接觸和能量傳遞的設(shè)備。當(dāng)發(fā)生碳刷和集電環(huán)過(guò)熱、火花故障時(shí)，會(huì)對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備使用壽命造成影響甚至?xí)龤Оl(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。

2.2.1 碳刷和集電環(huán)過(guò)熱有火花原因

（1）機(jī)械原因。碳刷與刷握卡澀、位置不正確、彈簧壓力不均衡、集電環(huán)偏心、磨損等原因造成熱量無(wú)法及時(shí)散發(fā)，溫度急劇升高，接觸面產(chǎn)生火花甚至發(fā)生環(huán)火。

（2）氣膜原因。碳刷和集電環(huán)接觸面產(chǎn)生氣膜和跳動(dòng)，造成流過(guò)碳刷的電流極度不穩(wěn)定。

（3）碳刷卡阻、阻值變大。碳刷流過(guò)電流后發(fā)熱，刷體膨脹，造成明顯的卡阻。集電環(huán)氧化膜太厚，導(dǎo)致碳刷與刷辮接觸電阻變大，增加了碳刷電阻的發(fā)熱程度。

（4）軸承振動(dòng)大。軸承振動(dòng)對(duì)碳刷的影響容易被忽視。軸承振動(dòng)會(huì)引起碳刷、刷架、彈簧及引線松動(dòng)，接觸電阻變大，造成碳刷局部發(fā)熱，甚至發(fā)生火花。

2.2.2 處理措施

首先，碳刷安裝前選用材質(zhì)均勻、耐磨性好品質(zhì)高的碳刷。在安裝碳刷時(shí)，保證碳刷傳動(dòng)通暢，留有通脹裕度，不存在卡澀情況。其次，維持集電環(huán)表面清潔無(wú)垢，建立氧化碳素薄膜層，實(shí)現(xiàn)碳刷與集電環(huán)滑動(dòng)接觸的正常導(dǎo)流。定期測(cè)量和掌握碳刷和滑環(huán)表面有無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象。使用接觸面開(kāi)槽、鉆斜孔的碳刷來(lái)減輕或消除“氣墊現(xiàn)象”。再次，降低機(jī)組軸系的振動(dòng)參數(shù)，保證碳刷和集電環(huán)滑動(dòng)接觸平穩(wěn)，集電環(huán)徑向跳動(dòng)應(yīng)不超過(guò)允許值。

2.3 勵(lì)磁系統(tǒng)失磁

發(fā)電機(jī)實(shí)際使用中失磁故障是較為常見(jiàn)，即在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)子失去勵(lì)磁電流，出現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)消失的情況。

2.3.1 失磁產(chǎn)生的原因

發(fā)電機(jī)失磁產(chǎn)生的原因主要是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)故障。失磁故障時(shí)往往伴隨轉(zhuǎn)子電流為、定子電流增大并擺動(dòng)、無(wú)功功率表指示到負(fù)值區(qū)域、轉(zhuǎn)子電壓表指示異常等現(xiàn)象。

2.3.2 處理措施

失磁故障發(fā)生時(shí)，如需緊急處理則快速降低有功功率至規(guī)定值。若發(fā)電廠內(nèi)電壓受到影響，不支持檢修，則應(yīng)快速啟動(dòng)備用電源，失磁發(fā)電機(jī)可不必立即與電網(wǎng)斷開(kāi)連接，但一般不能大于30min。嚴(yán)重時(shí)應(yīng)立即與電網(wǎng)解列，停機(jī)隔離，迅速組織運(yùn)行人員對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行故障全面排查，找出導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失磁的原因并修復(fù)，恢復(fù)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)系統(tǒng)同步狀態(tài)。

2.4 勵(lì)磁回路轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地

發(fā)電機(jī)滑環(huán)、引線、轉(zhuǎn)子槽口絕緣發(fā)生損壞，端部積灰嚴(yán)重時(shí)，將會(huì)引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障。但轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地，發(fā)電機(jī)組尚且夠繼續(xù)運(yùn)行。

2.4.1 勵(lì)磁回路轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地產(chǎn)生原因

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地故障惡化，出現(xiàn)勵(lì)磁電流或轉(zhuǎn)子繞組回路任何一處兩點(diǎn)接地，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)斷路器跳閘。

2.4.2 處理措施

加強(qiáng)機(jī)組設(shè)備的巡視檢查與維護(hù)，判斷評(píng)估發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地狀況，采取定期測(cè)定發(fā)電機(jī)回路中絕緣電阻等積極有效的措施預(yù)防發(fā)電機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地故障。當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)一點(diǎn)接地故障時(shí)，及時(shí)查找接地點(diǎn)，采取措施清除，回路中安裝絕緣監(jiān)測(cè)裝置，避免兩點(diǎn)接地造成嚴(yán)重危害。

3.結(jié)束語(yǔ)

勵(lì)磁系統(tǒng)的正常運(yùn)行與否對(duì)發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)常見(jiàn)故障的有效分析，并根據(jù)故障情況制定切實(shí)可行的對(duì)策，降低勵(lì)磁系統(tǒng)故障發(fā)生的概率，確保發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高發(fā)電機(jī)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，滿足電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的需要。

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基金項(xiàng)目：

湖北省創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃，發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)，編號(hào)：XM-06-01_S42

作者簡(jiǎn)介：

李銀玲（1984年09月），女，河南商丘人，碩士，講師，主要從事變流器、電力系統(tǒng)方面研究

（作者單位：湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院）