摘要 船舶同步發(fā)電機的失電、失磁是發(fā)電機的常見故障，對系統(tǒng)的影響和破壞比較大。同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)都帶有自動控制調(diào)整裝置，隨著微機控制的發(fā)展和應用，今后及時發(fā)現(xiàn)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的一次設備問題也就較為容易，但是要徹底解決發(fā)電機的異常問題，還需電氣工程人員不斷鉆研知識、積累更多經(jīng)驗。

關鍵詞船舶;同步發(fā)電機;勵磁失電;分析

中圖分類號TM341 文獻標識碼A 文章編號1673-9671-(2009)111-0006-01

0前言

同步發(fā)電機與直流發(fā)電機一樣，也是根據(jù)電磁感應原理，將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。不過它所輸出的電能是一種交流電能，故亦稱交流發(fā)電機。交流電在輸送方面，可以通過變壓器變壓后進行高壓輸電，低壓用電，減少線路上的電能損失;在用電方面，可以使電動機的結構簡化，控制電路簡單，降低了用電設備的造價。因此，交流電優(yōu)于直流電，目前船上大多采用交流發(fā)電機。

1同步發(fā)電機勵磁失電后的表現(xiàn)

一般發(fā)電機失電后，表現(xiàn)為:(1)發(fā)電機定子電流和有功功率在瞬間下降后又迅速上升，而且比值增大，并開始擺動。(2)發(fā)電機失磁后還能發(fā)一定的有功功率，并保持送出的有功功率的方向不變，但功率表的指針周期性擺動。(3)定子電流增大，其電流表指針也周期性擺動。(4)從送出的無功功率變?yōu)槲諢o功功率，其指針也周期性的擺動。吸收的無功功率的數(shù)量與失磁前的無功功率的數(shù)量大約成正比。(5)轉(zhuǎn)子回路感應出滑差頻率的交變電流和交變磁動勢，故轉(zhuǎn)子電壓表指針也周期性的擺動。(6)轉(zhuǎn)子電流表指針也周期性的擺動，電流的數(shù)值較失磁前的小。 失磁后表計上反映情況是，發(fā)電機失磁后轉(zhuǎn)子勵磁電流突然降為零或接近于零，勵磁電壓也接近為零，且有等于轉(zhuǎn)差率的擺動，發(fā)電機電壓及母線電壓均較原來降低，定子電流表指示升高，功率因數(shù)表指示進相，無功功率表指示為負，表示發(fā)電機從系統(tǒng)中吸取無功功率，各表計的指針都擺動，擺動的頻率為轉(zhuǎn)差率的1倍。(7)當轉(zhuǎn)子回路開路時，由轉(zhuǎn)子本體表面感應出一定的渦流而構成旋轉(zhuǎn)磁場，也產(chǎn)生一定的異步功率。

發(fā)電機失磁原因。運行中的發(fā)電機，由于滅磁開關受振動或誤動而跳閘，磁場變阻器接觸不良，勵磁機磁場線圈斷線或整流子嚴重打火，自動電壓調(diào)整器故障等原因，造成勵磁回路斷路時，將使發(fā)電機失磁。

2船舶同步發(fā)電機勵磁失電對系統(tǒng)的影響

大容量發(fā)電機的失磁對系統(tǒng)影響很大，所以，一般未經(jīng)過試驗確定以前，發(fā)電機不允許無勵磁運行。國產(chǎn)300MW發(fā)電機組，裝設了欠磁保護和失磁保護裝置，為了使保護裝置自系統(tǒng)發(fā)生振蕩時不致誤動，將失磁保護時限整定為1S，發(fā)電機失磁時，經(jīng)過0.5S，欠磁保護動作，發(fā)電機由自動勵磁切換到手動勵磁，備用勵磁電源投入運行，如果不是發(fā)電機勵磁回路故障，發(fā)電機仍可拉入同步而恢復正常工作，如果備用勵磁投入運行后，發(fā)電機的失磁現(xiàn)象仍未消除，那么經(jīng)過1S，失磁保護動作將發(fā)電機自系統(tǒng)解列。

發(fā)電機失磁后，就從同步運行變成異步運行，從原來向系統(tǒng)輸出無功功率變成從系統(tǒng)吸取大量的無功功率，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速將高于系統(tǒng)的同步轉(zhuǎn)速。這時由定子電流所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場將在轉(zhuǎn)子表面感應出頻率等于轉(zhuǎn)差率交流感應電動勢，它在轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生感應電流，使轉(zhuǎn)子表面發(fā)熱。發(fā)電機所帶的有功負荷越大，則轉(zhuǎn)差率越大，感應電勢越大，電流也越大，轉(zhuǎn)子表面的損失也越大。在發(fā)電機失磁瞬間，轉(zhuǎn)子繞組兩端將有過電壓產(chǎn)生，轉(zhuǎn)子繞組與滅磁電阻并聯(lián)時，過電壓數(shù)值與滅磁電阻值有關，滅磁電阻值大，轉(zhuǎn)子繞組的過電壓值也大。試驗表明，如果滅磁電阻值選擇為轉(zhuǎn)子熱態(tài)電阻值的5倍時，則轉(zhuǎn)子的過電壓值為轉(zhuǎn)子額定電壓值的2～4倍?？傊l(fā)電機失磁對發(fā)電機和系統(tǒng)都會產(chǎn)生不利的影響，例如:(1)對系統(tǒng)的影響是:使系統(tǒng)出現(xiàn)無功功率差額;造成其它發(fā)電機過流。(2)對發(fā)電機本身的影響是:轉(zhuǎn)子的損耗增大造成轉(zhuǎn)子局部發(fā)熱;發(fā)電機受交變異步功率的沖擊而發(fā)生振動。

3發(fā)電機失磁異步運行時的處理

3.1 處理原則

發(fā)電機失磁異步運行時，一般處理原則如:(1) 對于不允許無勵磁運行的發(fā)電機應立即從電網(wǎng)解列，以免損壞設備或造成系統(tǒng)事故;(2) 對于允許無勵磁運行的發(fā)電機應按無勵磁運行規(guī)定執(zhí)行以下操作:迅速降低有功功率到允許值此時定子電流將在額定電流左右擺動;手動斷開滅磁開關，退出自動電壓調(diào)節(jié)裝置和發(fā)電機強行勵磁裝置;注意其它正常運行的發(fā)電機定子電流和無功功率值是否超出規(guī)定，必要時按發(fā)電機允許過負荷規(guī)定執(zhí)行;對勵磁系統(tǒng)進行迅速而細致的檢查，如屬工作勵磁機的問題，應迅速啟動備用勵磁幾恢復勵磁;注意常用分支電壓水平，必要時可倒至備用電源接帶;在規(guī)定無勵磁運行的時間內(nèi)，仍不能使機組恢復勵磁，則應將發(fā)電機自系統(tǒng)解列。

3.2 處理方法

處理上，要求做到:(1)失磁保護動作后經(jīng)自動切換勵磁方式、減有功負荷無效而作用于跳閘時，按事故停機處理;(2)若失磁是由于滅磁開關誤跳閘引起，應立即重合滅磁開關，重合不成功則馬上將發(fā)電機解列停機;(3)若失磁是因為勵磁調(diào)節(jié)器AVR故障，應立即將AVR由工作通道切至備用通道，自動方式故障則切換至手動方式運行;(4)發(fā)電機失磁后而發(fā)電機未跳閘，應在1.5min內(nèi)將有功負荷減至120MW，失磁后允許運行時間為15min;(5)若失磁引起發(fā)電機振蕩，應立即將發(fā)電機解列停機，待勵磁恢復后重新并網(wǎng)。

失磁后允許運行時間及所帶負荷。發(fā)電機失磁后，是否可以繼續(xù)運行，與失磁運行的發(fā)電機容量和系統(tǒng)容量的大小有關。大容量的發(fā)電機失磁后，應立即從電網(wǎng)中切除，停機處理。發(fā)電機容量較小，電網(wǎng)容量較大，一般允許發(fā)電機在短時間內(nèi)，低負荷下失磁運行，以待處理失磁故障。

對于允許勵磁運行的發(fā)電機，發(fā)生失磁故障后，應立即減小發(fā)電機負荷，使定子電流的平均值降低到規(guī)定的允許值以下，然后檢查滅磁開關是否跳閘。如已跳閘就應立即合上，如滅磁開關未跳閘或合上后失磁現(xiàn)象仍未消失，則應將自動調(diào)節(jié)勵磁裝置停用，并轉(zhuǎn)動磁場變阻器手輪，試行增加勵磁電流。此時若仍未能恢復勵磁，可以再試行換用備用勵磁機供給勵磁。經(jīng)過這些操作后，如果仍不能使失磁現(xiàn)象消失，就可以判斷為發(fā)電機轉(zhuǎn)子發(fā)生故障，必須在30min以內(nèi)安排停機處理。

4結語

同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)都帶有自動控制調(diào)整裝置，但是一些老機組和小機組因種種原因?qū)⒆詣涌刂葡到y(tǒng)退出運行，改為手動調(diào)整，而手動調(diào)整勵磁有很多缺點，如調(diào)整時間不能及時把握，調(diào)整勵磁電流的大小無法控制等等。更重要的是如果調(diào)整不及時會造成發(fā)電機失磁運行，或者在事故情況下造成系統(tǒng)電壓崩潰。調(diào)整勵磁就是調(diào)整勵磁電流。同步發(fā)電機的勵磁自動控制系統(tǒng)，就是解決并聯(lián)運行機組之間的無功功率合理分配問題，同時通過不斷地調(diào)節(jié)勵磁電流來平衡系統(tǒng)的無功功率，進而維持機端電壓為額定水平。隨著微機控制的發(fā)展和應用，發(fā)電機的勵磁自動控制系統(tǒng)不斷地更新，自動化程度在不斷地提高，性能也在不斷地完善，這對我們能夠及時發(fā)現(xiàn)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的一次設備問題非常重要，并且能夠徹底解決發(fā)電機的異常問題。

參考文獻

[1]查輔江.無刷同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)故障判斷[J].機電設備，2009，3.

[2]劉宏 ，朱永祥.并聯(lián)同步發(fā)電機組振蕩原因分析及處理[J].南通航運職業(yè)技術學院學報，2009，03.

[3]王繼強，魏微.同步發(fā)電機失磁運行狀態(tài)分析[J].水利電力機械，2007，11.

[4]李基成.現(xiàn)代同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)設計及應用(第二版)[M].北京:中國電力出版社，2009.