發電機勵磁系統故障分析與預防策略初探

師丹

摘要： 發電機勵磁系統在整個電力系統中占有非常重要的作用，其能夠使得發電系統在整個工作運營狀態中保持足夠的穩定性。下文將根據發電廠內發電系統的特點，對發電機勵磁系統的故障做分析并給出預防策略，以供相關人士參考交流。

關鍵詞：發電機;勵磁系統;故障分析;預防策略

引言：

隨著社會的進步和社會的發展，全國的電力系統已經實現了全面的互聯網發展，互聯網發展對于電力系統運營過程中的穩定性有了更高的要求。為保障電力系統的安全運行，電力系統提出需要用恒定模型來取代詳細模型以達到穩定計算的要求，對于相關勵磁系統的電力系統穩定性都需要進行計算。雖然，現階段能夠分析出勵磁系統出現故障的大部分原因，但是由于實際的運行過程中缺少可靠的參數，因此會使得勵磁系統出現故障時的原因不夠明確，所以分析其出故障的原因是關鍵。

一、發電機勵磁系統簡述

發電機勵磁系統是供給同步發電機勵磁電流的電源及其附屬設備的統稱。其主要有勵磁功率單元以及勵磁調節器兩部分組成。同步發電機主要是為了實現能量之間的轉換，因此需建立直流磁場，該磁場的直流電就成為發電機的勵磁電流。發電機勵磁系統包括直流勵磁機、無刷勵磁機、交流勵磁機等。從其他電源獲取勵磁電流的發電機可稱為他勵發電機，從發電機本身獲取勵磁電流的發電機則成為自并勵發電機[1]。

二、發電機磁力系統常見的故障以及原因分析

（一）勵磁系統小電流試驗過程中輸出電壓異常波動原因分析

產生故障的現象：將副勵磁器與勵磁調節器的連接斷開，將中頻率的發電機作為勵磁系統的輸入電源，使得勵磁調節器的主回路電流變成過小的電流。此時電流調節器的電流為0.5A，直流電壓過大，使得調節器出現過大的噪音。對出現該故障現象的分析：其電流相比晶閘管的電流來講過小，使得一部分的晶閘管電流無法通過。由于晶閘管電流無法正常導流，就會導致調節器的直流電壓過大，使得電流的輸入與輸出不平均，最終調壓器發生異常的聲響[2]。

（二）采樣系統故障導致發電機誤勵磁故障發生的分析

產生故障的現象：電廠內200兆瓦的機組，在維修期間更換了自動勵磁調節器，在操作試驗時表現合格。但該調節器在運行不到半個月的時間后，發電機在正常運作的過程中出現了無功率變換，從原本的80Mvar直接上升到了200Mvar左右。發電機受到嚴重的變壓過負荷行為而產生跳閘，整個故障出現的過程中調節器沒有任何異常反應。對所出現的故障現象進行分析：從故障出現的狀況來看由于勵磁系統中的強勵電流猛然輸出導致發電機的Mvar不斷攀升，并且在此過程中電流調節器無異常反應，在調節器的裝置內部也沒有任何波動，此時造成強勵電流輸出的原因主要有以下幾個方面：

①實際在有強勵電流輸出的外部是有強勵電流信號顯示的，但是由于工作人員的疏忽導致對信號的延遲處理或者未處理。還有可能就是增磁節點出現了粘連，本身勵磁調節器是有抗節點粘連的功能的，此故障發生后相關工作人員檢查過程中出現未能被發現節點粘連的現象[3]。

②同步信號或脈沖觸發錯誤。觸發錯誤以及信號錯誤會導致原本正常觸發的角度發生移動并且貼近強勵的位置。由于勵磁調節器自身具備檢測觸發脈沖的功能，所以當正常觸發角度被移動時調節器不發出任何異常的動靜[4]。

從以上兩點的故障分析中可以體現出，當故障出現時會有兩種考慮因素，因此在判斷故障原因時務必要對問題進行具體的分析，通過綜合的分析和判斷做出應對故障的最佳方式，以更好的、高效的解決故障。

（三）同步信號斷線導致發電機失磁

故障現狀仍然是具有200兆瓦的電力機組，在正常運轉的過程中兩套勵磁調節器D、E都發出故障信號，因此勵磁系統自動將勵磁開關分開，并同時將備用勵磁開關合上。當開關合上時，備用開關又再次跳開，導致發電機出現失磁的現象，發電機跳閘解列。

對該故障進行分析：故障發生后，相關工作人員對調節器的故障進行記錄。D和E兩套調節器均發出故障信號，勵磁系統自身有兩套自動切換裝置分別是主勵和備勵。當D套勵磁調節器和E套勵磁調節器同時出現故障后，將自動給主勵磁開關發送跳閘命令和給備勵磁開關發送合閘的命令。但是在此次故障發生后，兩項命令均未能得以實現，這也就使得發電機出現失磁故障。

（四）發電機低勵失磁故障分析

發電機在失磁（低勵）時，由于各方面條件導致會使得電力系統的運行失去原有的穩定性，這對于發電機自身的安全運行造成了一定的影響。一臺發電機處在失磁或者低勵的狀態下，出現功率的上下波動，并且電力系統的電壓降低，最終使得現場發電機與發電機之間或者各個系統之間存在少部分的失步，使得系統產生震蕩。該電流在勵磁系統中受到耗損 ，一旦當電流超過可承載的值后會使得轉子的溫度過高。在轉子表層的差額電流，還可能會存在于轉子的本體、護環的接觸面上，最終產生過高的熱量導致灼傷。發電機在低勵和失磁等現象中會帶有越來越大的功率，由于發電系統出現異常，會使得越來越大的功率沒有辦法得到吸收。所以在發電機超負荷運行過程中由于電流還在通過，會導致發電機定子過熱。發電機的額定容量過大時，當其處在低勵和失磁的階段就會使得電力系統產生很多無功功率。電力系統自身的容量越小，其對于補償功率的能力將會越發下降。所以發電機的容量和電力系統的容量的比就會變大，這樣對于整個發電系統而言是十分不利的。

三、對于發電機勵磁系統出現故障的預防方式

① 對于需要長時間進行運作以及高功率運行的發電機應當做到的是給予其專門的試驗，以保障系統的安全運行。想要精確的確定發電系統的運營最大值，應當按照電網對其的運行要求以及發電機自身的定子鐵心和發電狀況來判斷。進相運行時，發電機的勵磁系統可以使用自動控制模式。對于低勵限制器務必保障其安全可靠性，并且對于該限制器到的調解工作應當根據試驗成果做準確的判定，勵磁調節器也要進行定期的校核。

②勵磁系統在設置過程中一定要配備有較完整的保護系統，以保障在應對一些極限運行和突發狀況時系統能夠做出安全、可靠、正確的反應，保障發電機的正常運作。對于勵磁調節器的過勵限制以及保護都應當在調節器出廠時的范圍內進行調整，定期也要對其進行安全的檢查。

③勵磁調節器的通道發生故障時相關工作人員要做好及時的維修，保障調節器能夠以最短的時間再次投入正常的運營。在此過程中發電廠要嚴令禁止工作人員進行對勵磁的手動調節，特別是在調節器需要長期保持運行狀態時。

四、結束語

針對以上的發電機現有的特點，本文分析了集中勵磁系統出現故障的狀況以及原因，并根據其原因提出了相關的對策建議。目的是為了使得發電機勵磁系統的故障現象得到極大程度上的避免，以及對于故障事故發生的一種有效的預防。本文提出的相關策略和建議，以供相關人士進行經驗借鑒，以大力的推動我國的發電機勵磁系統更快更好的發展。

參考文獻：

[1]鄧外哺.發電機勵磁系統風機電源故障導致機組跳閘原因分析及預防措施[J]. 廣東科技，2016，v.25;No.374（08）：28+41-42.

[2]王洋.當前我國火力發電廠發電機勵磁系統常見故障分析及對策研究[J].百科論壇電子雜志，2018，000（021）：315-320.

[3]王超，張靜.互動儀式鏈視角下醫療糾紛成因及預防醫療糾紛關口前移策略初探[J].中國衛生法制，2019，27（02）：61-64.

[4]陳志峰，孫鴻儒，潘海斌.600 MW機組發電機勵磁系統故障導致機組跳閘原因分析[J].內蒙古電力技術，2019（4）：112-116.