水電站勵磁系統故障處理研究

吳炙坤

摘要：勵磁系統是幫助發電機同步發電并穩定發電電壓和電力系統的重要裝置，也是水電站中最重要的控制系統，出現故障直接影響水電站和電網的安全，因此本文對水電站勵磁系統常見故障處理進行了分析研究。

關鍵詞：水電站;勵磁系統;故障處理

水電站勵磁系統承擔著調節和控制發電機組無功功率和出口電壓的任務，一旦發生運行故障，會嚴重影響水電機的穩定運行，甚至引發水電站棄水、水電機組停運等事故，威脅人們的生命財產安全。為了提高水電站勵磁系統的安全性和穩定性，應結合水電站勵磁系統故障原因，采取有效解決對策，推動水電站的可持續發展。

一、水電站勵磁系統的基本概念

水電站勵磁系統在正常工作過程中，主要是水電站發電機組中勵磁調節器在發揮重要作用。一般情況下，按照水電站勵磁發電功率的各種提供方式來看，水電站勵磁系統可以分為兩種，一種是他勵勵磁系統，另一種是自并勵勵磁系統。他勵勵磁系統的功率通常情況下是來自與水電站發電機同軸的發電機。自并勵勵磁系統主要由水電站發電機中的定子來提供勵磁功率的，某種程度上是一種靜止勵磁系統。

二、水電站勵磁系統發揮的作用

水電站勵磁系統主要是通過對發電機組轉子電流的控制對發電機組無功功率進行控制及合理分配，在一定程度上提高水電站發電機組在并行運行過程中的穩定性與安全性。由于自動勵磁系統的結構相對簡單，安全性能好，運行維護方便，被廣泛應用。水電站的勵磁系統在發生常見故障時，為保證發電機組不受影響，就需要勵磁系統具有較強的自動調節和保護能力，為了更直觀的說明水電站的勵磁系統，本文以龍宮洞水電站中的自并勵靜止勵磁系統的主要配置來進行說明。如表一所示：根據表一所示，龍宮洞水電站的發電機組中采用的勵磁系統能夠利用智能化處理系統，對水電站的正常工作起到非常重要的作用，可以提高水電站發電的工作效率，水電站發電機組出現故障時能及時滅磁，從而降低了事故率。

三、水電站勵磁系統的常見故障分析及對策

1.失磁故障

某水電站勵磁系統發生失磁故障，保護動作以及錄波記錄顯示故障發生時轉子電壓下降的突變量發生明顯變化，從錄波起動開始，經過56ms后轉子電壓下降到0.400ms，最后變為負值，在轉子電壓下降的同時電流和定子電壓發生了劇烈搖擺，之后出現保護動作。工作人員對勵磁功率電源的交流側開關進行了檢查，發現開關的輔助接點發生松動，松動造成開關處接觸電阻偏大，導致勵磁系統逆變滅磁后引發了失磁故障。為避免失磁故障發生，及時發現開關接點處的故障，可以在勵磁功率電源的交流側開關的輔助接點處安裝一個故障監控錄波器，對這一部位加強監控，同時要定期對這一輔助接點進行檢查，及時進行緊固，不斷提高輔助接點的可靠性，減少并預防失磁故障的發生。

2.發電機非全相運行故障

某水電站在機組起動后發電機升壓時，電壓先上升到額定值，之后迅速下降到0。工作人員對機組進行手動起勵，發電機的定子和轉子絕緣經檢測都正常，單獨進行發電機和勵磁逆變試驗，發現發電機出口電壓都可以穩定在額定電壓，但是將發電機出口開關推到工作位置的過程中有報警顯示母線B相有金屬性接地，但開關到達實驗位置后報警消失，由此可以判斷是發電機出口開關發生了故障。由于開關沒有斷開，發電機升壓后，三相電壓不同期使勵磁調節器的控制脈沖被破壞，發電機電壓自動逆變滅磁。因此在故障發生時，工作人員要檢查報警記錄，及時分析并發現故障原因，提高責任意識，認真做好開關運行、檢修工作。

3泊復勵式勵磁故障

自復勵方式的勵磁系統雖然線路復雜、維護難度大、工作量大、對環境要求高，但是對靜態電壓的調節精度比較高，而且在發生短路的時，可以提供強勵電流，具有很強的電流補償作用。某水電站采用雙繞組電抗分流勵磁系統，機組啟動之后，發現發電機出口電壓三相不平衡，并網之后增加機組無功負荷，發現發電機的勵磁電流逐漸減小，最后使發電機處于欠勵磁運行狀態，進行檢查之后發現，勵磁線圈的主、副繞組相序出現了錯誤，導致機組無功負荷不斷增加時勵磁電流不斷減小。為了解決這一問題，工作人員要改正主、副繞組的相序，不斷提高檢修與驗收的質量。

4.整流電源故障

某一水電站采用的是26MW的可控硅自并激機組，啟動機組后發電機卻不起壓，工作人員對機組的外部條件進行了檢查，沒有發生異常，勵磁裝置也沒有發生報警。在這種狀況下可能出現的故障原因是勵磁調節器和可控硅整流裝置電氣回路發生了故障或者是整個電源都出現了故障。為了解決這一問題，需要對兩個可能性的故障進行排除，工作人員先檢查勵磁調節器和可控硅整流裝置的電氣回路，但沒有發現異常，第一種可能可以排除。之后檢查可控硅電源，發現電源輸入閘刀的B相發生了斷裂，導致整流電源缺相，因此發電機無法正常起壓。勵磁裝置不報警是因為閘刀的一側相斷裂后導致勵磁同步電壓無法建立，同時，由于同步電壓回路設置的故障信號報警靈敏度太低，使得警報無法發出。為了解決這一故障，工作人員應當更換可控硅電源斷裂的閘刀B相，并且提高同步電壓回路故障信號進行報警的靈敏度，經過試驗測試正常之后可以投入使用。

結語：

總之，勵磁系統是水電站的重要組成部分，一旦發生故障，應及時查閱系統操作記錄和報警記錄，仔細分析勵磁系統故障原因，判斷故障發生位置，在勵磁系統設備檢修過程中，嚴格把關，做好系統設備的檢查和試驗，檢修完成后及時驗收，避免勵磁系統設備在投運后再次發生故障，全面提高水電站勵磁系統的安全性和穩定性，推動我國水電站快速發展。