喬艷兵

（京能集團山西漳山發(fā)電有限責任公司，山西 長治 046021）

0 引 言

電力是關系到人們?nèi)粘Ｉ詈蛧窠?jīng)濟快速發(fā)展的支柱性行業(yè)，將勵磁系統(tǒng)應用到電力中具有舉足輕重的作用，有助于確保電力供應的穩(wěn)定性。近年來，我國電力資源消耗量呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢，以燃煤為原料的火力發(fā)電廠在電力企業(yè)中占據(jù)主導地位。鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽有助于帶動汽輪機的轉(zhuǎn)動，發(fā)電機能將汽輪機產(chǎn)生的機械能快速轉(zhuǎn)化為電能。勵磁系統(tǒng)作為一類供給同步發(fā)電機電源的系統(tǒng)，是構(gòu)成發(fā)電機的重要組成部分，其安全可靠運行，對確?；鹆Πl(fā)電廠和發(fā)電機正常運轉(zhuǎn)具有重要作用。

1 勵磁系統(tǒng)介紹

勵磁系統(tǒng)的功能包括無功分配、電壓控制、電力設備安全運行以及電力穩(wěn)定性等，通過了解靜態(tài)勵磁系統(tǒng)可知，勵磁電源來源于發(fā)電機的機端位置處。勵磁變壓器中的輸入電壓從發(fā)電機端的電壓降至整流單元來獲取，晶閘管跨界器、滅磁電阻和磁場斷路器共同構(gòu)成滅磁回路。與勵磁調(diào)節(jié)器有一致功能的是接口電路，被廣泛應用于控制和測量信號的電隔離中。勵磁系統(tǒng)在實際的使用過程中實現(xiàn)了對硅整流器的有效運用，通過對勵磁電流進行有效控制，完成對同步發(fā)電機端電壓的有效控制，系統(tǒng)由可控硅整流器單元、勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁變壓器、滅磁單元及起勵單元構(gòu)成[1]。勵磁調(diào)節(jié)器主程序見圖1。

圖1 勵磁調(diào)節(jié)器主程序

2 火電廠發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的作用

勵磁系統(tǒng)由勵磁控制和勵磁功率輸出兩部分構(gòu)成，不僅能為發(fā)電機廠提供支流電流，并且還完成了對發(fā)電機支流磁場的建立。通過有效控制勵磁，有助于確保發(fā)電機的正常運行，當發(fā)電機出現(xiàn)故障后，能有效調(diào)節(jié)勵磁電流，確保發(fā)電機的安全運行。發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的作用主要表現(xiàn)在以下四個方面。第一，電壓控制功能。為了確保發(fā)電機的正常運行，做好電壓控制工作具有必要性。應保證系統(tǒng)在正常運行狀態(tài)下，為發(fā)電機提供勵磁功率，并結(jié)合不同的負荷情況，有效調(diào)節(jié)勵磁電流的大小，以實現(xiàn)對電壓給定水平的有效維持。第二，無功分配。需要對勵磁系統(tǒng)中發(fā)電機組的無功功率進行合理分配，充分發(fā)揮調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用，以實現(xiàn)對發(fā)電機組中功率因數(shù)、電流及無功功率參數(shù)的有效控制。第三，確保電力設備的安全運行。在電力設備運行過程中，要提升系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性和靜脈穩(wěn)定性。一旦發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障情況，需要及時將故障切斷，有效維護電力系統(tǒng)中的電壓，以便加速電壓的快速恢復，確保電力設備運行的安全性[2]。

3 火力發(fā)電廠發(fā)電機勵磁系統(tǒng)常見故障分析

3.1 發(fā)電機無法起壓

發(fā)電機在實際運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)無法起壓的情況，分析發(fā)電機起壓情況可知，與剩磁過少有直接關系，并且系統(tǒng)在實際維修過程中還會出現(xiàn)嚴重的接線錯誤現(xiàn)象，影響設備啟動瞬間電流傳輸效果，剩磁消失現(xiàn)象明顯，導致發(fā)電機在實際運行過程中無法完成電壓建立工作。

3.2 發(fā)電機失磁

火力發(fā)電機在實際使用過程中發(fā)電機失磁現(xiàn)象較為常見，該種現(xiàn)象產(chǎn)生受發(fā)電機運行中的校正器電流增大影響較大，導致電子電壓表出現(xiàn)異常指示情況。若指針為0時，會促使汽輪機轉(zhuǎn)速頻率增加，進而引發(fā)發(fā)電機出現(xiàn)嚴重的異常轉(zhuǎn)動現(xiàn)象。

3.3 發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩點接地

發(fā)電機作為一類電氣設備，是火力發(fā)電廠中的重要組成部分，在實際使用過程中，主要是通過煤炭燃燒來提供能量，并將能量轉(zhuǎn)化為電能。在此作業(yè)環(huán)境下，發(fā)電機在實際的運行過程中會出現(xiàn)明顯的積灰現(xiàn)象，再加之發(fā)電機中的轉(zhuǎn)子槽口處出現(xiàn)絕緣損壞現(xiàn)象，增加了接地事故的發(fā)生概率。由于發(fā)電機在實際運行過程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組一點或兩點接地情況，進而對發(fā)電機的安全穩(wěn)定運行造成了較大影響，使得電網(wǎng)的安全性下降，對用戶安全使用造成了極大的危害[3]。

3.4 自并勵磁系統(tǒng)故障

發(fā)電廠在實際運行過程中，通過檢測發(fā)電勵磁互感器出現(xiàn)明顯的電流突變情況，并且在較短時間內(nèi)促使勵磁互感器達到了飽和狀態(tài)，差動保護動作于40 ms后出現(xiàn)。在10 ms后，勵磁開關呈關閉狀態(tài)，引發(fā)跳機情況的產(chǎn)生。通過對系統(tǒng)故障進行分析可知，事故發(fā)生在B相回路位置處，短路電流存在于電流互感器中，高壓繞組和電流互感器也會參與其中，引發(fā)故障的產(chǎn)生。另外，勵磁變電動力在實際的運行過程中，會出現(xiàn)超出系統(tǒng)穩(wěn)定所能夠承受的極限，導致絕緣裝置出現(xiàn)明顯的開裂和高壓繞組出現(xiàn)移位等現(xiàn)象。

4 火力發(fā)電廠發(fā)電機勵磁系統(tǒng)故障產(chǎn)生的原因

通過分析發(fā)電廠中電網(wǎng)的運行情況可知，由于機組長期處于孤網(wǎng)當中，磁場在旋轉(zhuǎn)期間，若整個磁場均是按照同一個速度進行旋轉(zhuǎn)，磁場中的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)主要是按照以下角度進行運轉(zhuǎn)，即Wc=Wo-Wr。其中，Wo代表定子側(cè)電源的電角速度，Wr代表轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中所產(chǎn)生的電角速度，Wc代表與磁場相對應的旋轉(zhuǎn)速度。定制電流與轉(zhuǎn)子的勵磁電流之間存在著較大關聯(lián)，要求相關工作人員應重視兩者之間的關系?；鹆Πl(fā)電廠的實際運行情況包括以下幾方面內(nèi)容。第一，電網(wǎng)容量會出現(xiàn)過小情況，并且在實際運行過程中極易受到其他因素的影響，引發(fā)各種不平衡問題。第二，發(fā)電機在實際的運行過程中，始終處于低頻狀態(tài)，需要將發(fā)電機的頻率控制在48.3 Hz左右。第三，發(fā)電機在實際的運轉(zhuǎn)過程中電壓處于過低狀態(tài)，并且其運轉(zhuǎn)工作還會對后續(xù)的運轉(zhuǎn)造成極大的影響。從以上分析中可以看出，各種問題的產(chǎn)生與電網(wǎng)中的壓力過于薄弱有直接關系，其中負荷不平衡問題是造成電網(wǎng)壓力過于薄弱的主要原因。

5 火力發(fā)電廠發(fā)電機勵磁系統(tǒng)故障處理措施

5.1 發(fā)電機無法起壓故障處理

勵磁系統(tǒng)故障是火力發(fā)電廠在實際運行過程中一種常見故障現(xiàn)象，增加了發(fā)電機無法起壓故障發(fā)生的概率，對發(fā)電機穩(wěn)定運行造成了較大的影響。在處理發(fā)電機無法起壓故障時，要求設備維護人員在對設備進行檢測和維修時，有效解決勵磁線路的連接狀態(tài)，對勵磁線路故障進行有效判斷，以便充分了解故障的發(fā)生位置。為了避免線路的接線出現(xiàn)錯誤而導致電流傳輸形成回路情況，而造成剩磁消失。在對線路進行檢查前，需要將回路電路切斷。當檢測工作結(jié)束后，再將回路恢復，以確保發(fā)電機能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定運行[4]。

5.2 發(fā)電機失磁故障處理

發(fā)電機出現(xiàn)嚴重的失磁故障，與電網(wǎng)電壓速度和供電質(zhì)量下降有直接關系。由于電壓降低的時間較快，引發(fā)電網(wǎng)出現(xiàn)嚴重的震蕩現(xiàn)象，引發(fā)大范圍停電事故的產(chǎn)生，對用戶的安全用電造成了較大影響。因此，需要有效分析對用戶安全使用造成的危害，及時處理出現(xiàn)的故障。為了確保故障發(fā)電機能夠盡快脫離于發(fā)電機組，應采用隔離停機方法，加強發(fā)電機組的檢修及維護工作[5]。

5.3 發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩點接地故障處理

發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩點接地故障的產(chǎn)生，對發(fā)電機組造成的危害較大。故障維護人員在進行故障處理時，需要對設備進行日常的維護和巡檢，降低發(fā)電機兩點接地故障發(fā)生概率。同時，還需要加大對接地故障處理的力度，將絕緣監(jiān)測裝置安裝到發(fā)電機的勵磁回路中，對發(fā)電機中存在的故障進行及時處理，以確保發(fā)電機的安全穩(wěn)定運行，提升發(fā)電機的作業(yè)安全性和穩(wěn)定性。另外，在進行發(fā)電機的日常維護工作時，需要對勵磁回路絕緣電阻和發(fā)電機中的轉(zhuǎn)子接地情況進行有效檢測，以確保發(fā)電機組的穩(wěn)定運行，促進發(fā)電機運行質(zhì)量的提升，有效解決發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩點接地的故障問題[6]。

5.4 自并勵磁系統(tǒng)故障處理方法

在使用實驗檢測對故障進行檢修時，應全面掌握感應電壓情況。首先，為了提升勵磁變壓器質(zhì)量控制效果，應提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其次，需要有效檢查電流互感器，并做好重新安裝工作，改變傳統(tǒng)的澆筑式原理，以提升系統(tǒng)的整體運行效果和運行質(zhì)量。再次，還需要有效評估電流互感器的布置情況，確保電流互感器維護工作的有效實施，確保各項維護工作的順利實施和開展。最后，取消絕緣隔板，引發(fā)故障的產(chǎn)生，絕緣隔板并不是主要因素，由于環(huán)氧板自身的吸潮性能較好，應做好特殊的分析，以確保安裝位置選擇的合理性。從整體安裝情況上來看，引發(fā)潮濕現(xiàn)象的產(chǎn)生的原因是絕緣隔板未能將自身的絕緣作用充分發(fā)揮出來，受潮濕影響，是導致電氣絕緣效果不好的主要原因。

6 故障解決方法

在處理火力發(fā)電廠發(fā)電機勵磁系統(tǒng)故障時，應保證勵磁回路的接線有較高的準確性，并將標識牌和掛標貼在線頭上，避免相關問題的產(chǎn)生。另外，在開展直流電阻實驗時，需要在實驗開始前將回路徹底斷開，待所有實驗檢查工作結(jié)束之后，再重新接通回路。若所有的線路無法斷開，應保證勵磁器與直流電之間接觸方式的合理性，深入檢查發(fā)電機的起勵電源，保證系統(tǒng)整體運行的穩(wěn)定性。當所有的檢測工作結(jié)束之后，相關人員需要對發(fā)電機的運行狀態(tài)進行測試，當確保各項指標均穩(wěn)定后，方可應用到實際工作中。

7 結(jié) 論

火力發(fā)電廠發(fā)電機在實際運行過程中，勵磁系統(tǒng)故障現(xiàn)象較為常見，對發(fā)電機和電能的安全穩(wěn)定運行造成了較大影響。因此，需要有效解決火力發(fā)電廠中發(fā)電機勵磁系統(tǒng)故障，做好勵磁系統(tǒng)接線檢測工作，確保絕緣監(jiān)測系統(tǒng)設置的合理性，降低勵磁系統(tǒng)故障發(fā)生概率，防止更大范圍電力故障現(xiàn)象的產(chǎn)生，確保發(fā)電企業(yè)的穩(wěn)定性，將故障引發(fā)的損失控制在一定范圍內(nèi)，確保電力企業(yè)各項工作的安全穩(wěn)定運行。