鄧林

摘 要：同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定性對于發(fā)電機(jī)組的設(shè)備運(yùn)行和發(fā)電質(zhì)量都有直接的影響，由于特定原因，系統(tǒng)運(yùn)行中存在一些故障，導(dǎo)致對機(jī)組發(fā)電產(chǎn)生影響。本文主要結(jié)合相關(guān)機(jī)組的運(yùn)行狀況，對存在的故障及處理措施進(jìn)行了分析介紹，并對運(yùn)行過程中的相關(guān)注意事項進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：同步發(fā)電機(jī) 勵磁系統(tǒng) 故障運(yùn)行分析

1 引言

電力運(yùn)行中，良好穩(wěn)定的勵磁系統(tǒng)至關(guān)重要，可以有效保證輸出電壓的穩(wěn)定性，提升發(fā)電的品質(zhì)。在機(jī)組運(yùn)行和維護(hù)過程中，常常會發(fā)生一些運(yùn)行故障，影響勵磁系統(tǒng)的控制質(zhì)量，對機(jī)組的安全運(yùn)行、發(fā)電品質(zhì)都產(chǎn)生較大的影響。同時，勵磁系統(tǒng)的故障還會引起設(shè)備的損害，隨著用電質(zhì)量和要求的提升，分析和探究勵磁系統(tǒng)的故障類型、改進(jìn)提升運(yùn)行質(zhì)量等十分關(guān)鍵和必要，本文主要結(jié)合實際運(yùn)行過程中，勵磁系統(tǒng)出現(xiàn)的相關(guān)的故障類型及處理措施，并在此基礎(chǔ)之上介紹了系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)的注意事項。

2 同步發(fā)電機(jī)組勵磁系統(tǒng)簡介

勵磁系統(tǒng)主要是為同步發(fā)電機(jī)提供勵磁電流的電源及附屬設(shè)備，主要可以分為兩個組成部分：勵磁調(diào)節(jié)器和勵磁功率單元，水電站基本上采用機(jī)端自勵恒壓勵磁系統(tǒng)。勵磁功率單元為同步發(fā)電機(jī)提供勵磁電流，勵磁調(diào)節(jié)器則通過調(diào)節(jié)準(zhǔn)則和特定的輸出信號控制勵磁功率單元的輸出電壓，以致控制發(fā)電機(jī)磁場電流。在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，勵磁調(diào)節(jié)器能夠正常的自動調(diào)節(jié)控制勵磁系統(tǒng)。

因此，同步發(fā)電機(jī)組勵磁系統(tǒng)的主要作用有二：一是調(diào)節(jié)機(jī)端電壓的大小，當(dāng)發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行，端電壓需要被人為調(diào)節(jié)時，勵磁系統(tǒng)設(shè)置手動或電動調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，一般在發(fā)電機(jī)需要同期并網(wǎng)前，需發(fā)電機(jī)端電壓與網(wǎng)上電壓幅值相等時進(jìn)行調(diào)節(jié)。發(fā)電機(jī)端電壓低于網(wǎng)上電壓時，需增大勵磁系統(tǒng)功率單元輸出電流；反之，發(fā)電機(jī)端電壓高于網(wǎng)上電壓時，需減少勵磁系統(tǒng)功率單元輸出電流。以上是人為給定調(diào)節(jié)。在一般的空載運(yùn)行階段，無人為給定調(diào)節(jié)操作，勵磁調(diào)節(jié)器則工作在自動調(diào)節(jié)狀態(tài)，其目的是維持機(jī)端電壓的穩(wěn)定，不要產(chǎn)生波動，從而保證電壓質(zhì)量。

3 400KW同步發(fā)電機(jī)機(jī)端勵磁系統(tǒng)常見故障分析及處理

（1）調(diào)節(jié)電位器斷線，造成發(fā)電機(jī)失磁故障。故障現(xiàn)象：發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時，有功功率維持400KW不變，無功功率從300KVar下降至-200KVar，發(fā)電機(jī)組進(jìn)入到進(jìn)相運(yùn)行狀態(tài)。電壓則從400V降低至395V。非故障發(fā)電機(jī)組的無功功率上升，達(dá)到現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)2號機(jī)精密多圈電位器內(nèi)部斷線，柜面的勵磁電流表數(shù)值顯示為零，切換到數(shù)字調(diào)節(jié)方式后恢復(fù)正常發(fā)電。

上述故障的原因：該機(jī)組勵磁調(diào)節(jié)器設(shè)兩種給定調(diào)節(jié)回路，通過開關(guān)切換。因精密多圈電位器采用電阻絲繞制，頻繁操作會磨損，加上電位器產(chǎn)品質(zhì)量問題，容易出現(xiàn)斷線故障。所以此后我們規(guī)定一般情況下需切換到數(shù)字電位器調(diào)節(jié)的位置運(yùn)行。結(jié)果未出現(xiàn)失磁現(xiàn)象。

（2） 無功功率不足。故障現(xiàn)象：400KW發(fā)電機(jī)運(yùn)行時無功功率從300KVar，突然下降到100KVar，增大到200KVar后再也無法增加。但減小無功操作能正常響應(yīng)。經(jīng)示波器檢查發(fā)現(xiàn)整流回路缺相運(yùn)行，兩相運(yùn)行，原來的三相可控整流變?yōu)閱蜗嗫煽卣鳎词菇嵌乳_大到極限，仍不能滿足要求。

故障的原因：經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)其中勵磁變壓器輸出端與可控硅間A相快速熔斷器熔斷，進(jìn)一步檢查沒有可控硅元件損壞。更換該快熔后恢復(fù)正常。但不久又出現(xiàn)同樣故障。第二次處理過程中發(fā)現(xiàn)正常使用中（Il=150A）的快速熔斷器兩端有3V的電壓降，分析認(rèn)為發(fā)熱功率為Pr=IV=150×3=450w。450w的發(fā)熱功率就集中在空間不大的熔斷器內(nèi)腔里，時間不長就會燒斷。由此判斷該熔斷器存在質(zhì)量問題，原因是存在接觸電阻，可能是接觸不良，或熔絲材質(zhì)電阻率大。經(jīng)更換另一廠家產(chǎn)品使用不再出現(xiàn)該故障。

（3） 發(fā)電機(jī)并網(wǎng)帶負(fù)荷后定子電流和勵磁電流擺動大，但空載運(yùn)行穩(wěn)定。水輪發(fā)電機(jī)組啟動后轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速，起勵建壓，電壓穩(wěn)定，任意升降調(diào)節(jié)，機(jī)端電壓均能平穩(wěn)響應(yīng)。即并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行正常。同期操作合閘瞬間即有電流擺動，調(diào)節(jié)有功功率或無功率均造成發(fā)電機(jī)定子電流大幅擺動，即不能穩(wěn)定運(yùn)行。

故障分析：發(fā)電機(jī)空載建壓運(yùn)行穩(wěn)定，說明勵磁調(diào)節(jié)器基本功能環(huán)節(jié)及通道沒有故障。并網(wǎng)后主要區(qū)別是加入了定子電流反饋環(huán)節(jié)，在模擬電路構(gòu)成的勵磁調(diào)節(jié)器里，把發(fā)電機(jī)定子二次電流（0-5A）作采樣值，在屏內(nèi)磁盤變阻器上變換成相應(yīng)成正比的電壓量，然后與機(jī)端電壓采樣值疊加，形成綜合反饋輸入值。這一環(huán)節(jié)通稱調(diào)差環(huán)節(jié)。根據(jù)這一思路，我們發(fā)現(xiàn)磁盤變阻器一相接頭接觸不良（特別是電流在1A以上時），導(dǎo)致電流采樣值處于不規(guī)則變化中。從而造成可控硅開放角不規(guī)則變化，以致機(jī)組無功無序波動。

我們此后經(jīng)常檢查調(diào)差變阻器，以致該環(huán)節(jié)的整個二次電流回路的接觸狀態(tài)。

4 同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)運(yùn)行注意事項

我們電站機(jī)組屬于控制保護(hù)技術(shù)不完善的設(shè)備，運(yùn)行通常需注意以下幾方面

4.1勵磁系統(tǒng)空載運(yùn)行注意事項：因調(diào)速器不能自動運(yùn)行，機(jī)組空載調(diào)頻能力差，所以嚴(yán)格注意不能低頻勵磁，否則容易低速過勵而燒壞可控硅元件?？蛰d低速過勵出現(xiàn)的情況有：

1）開機(jī)初始，轉(zhuǎn)速未達(dá)到；

2）轉(zhuǎn)速降低調(diào)整滯后效應(yīng)導(dǎo)致過調(diào)整而低速；

3）突甩負(fù)荷后緊急關(guān)水而未顧及滅磁。

4.2勵磁系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行注意事項：首先，禁止在并網(wǎng)當(dāng)中進(jìn)行運(yùn)行方式的切換，比如數(shù)字給定調(diào)節(jié)與模擬給定調(diào)節(jié)方式的切換，恒壓運(yùn)行與恒功率因數(shù)運(yùn)行方式的切換。都是為了避免造成無功電流突變，對發(fā)電機(jī)造成沖擊。然后，豐水期運(yùn)行在少發(fā)無功，多發(fā)有功，并處恒壓方式時，不要減勵磁致使功率因數(shù)接近1.0，進(jìn)相運(yùn)行在調(diào)整時容易進(jìn)入反向調(diào)節(jié)誤區(qū)，使發(fā)電機(jī)組進(jìn)入不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域。

5 結(jié)語

勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要配套設(shè)備，對于機(jī)組運(yùn)行和電力系統(tǒng)的改善都有重要的意義。根據(jù)同步發(fā)電機(jī)靜止勵磁裝置的運(yùn)行狀況，對出現(xiàn)的故障和處理措施進(jìn)行了分析介紹，并對勵磁系統(tǒng)運(yùn)行中的注意事項進(jìn)行了探究，以更好地提升和保障勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。