梅州龍上水電有限公司 余楚軻

1 引言

在水電站發(fā)電機(jī)組中，勵(lì)磁系統(tǒng)是較為關(guān)鍵的核心部件之一，在運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)的電壓會(huì)對(duì)其出口進(jìn)行調(diào)節(jié)，使無功功率做到合格的狀態(tài)，電流讓電壓更加穩(wěn)定，趨向于平衡，滿足發(fā)電機(jī)日常的運(yùn)行需求，使其在發(fā)電過程推動(dòng)整體電力系統(tǒng)更加平穩(wěn)。由此可見，提高勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性具有重要的意義和關(guān)鍵的作用，因此有關(guān)工作人員需要對(duì)勵(lì)磁設(shè)備做好試驗(yàn)和檢修工作，確保電力系統(tǒng)處在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)之中。隨著我國機(jī)電保護(hù)科技水平不斷提升，開關(guān)動(dòng)作的速度也越來越快，勵(lì)磁系統(tǒng)在水電發(fā)動(dòng)機(jī)中的影響力度不斷地提高，但受到外界因素等多方面原因的干擾，勵(lì)磁系統(tǒng)易出現(xiàn)較多問題，影響機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)效能。

2 水電站機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)概述

水電站勵(lì)磁系統(tǒng)主要是由勵(lì)磁電源和其他各種類型的設(shè)備組合而成的，其核心部位主要包括勵(lì)磁功率單元和調(diào)節(jié)器等不同的功能，可以根據(jù)傳輸信號(hào)的大小控制粒子輸出波，而勵(lì)磁控制指的是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電流，能夠推動(dòng)整體系統(tǒng)的安穩(wěn)運(yùn)行，也能夠讓電網(wǎng)系統(tǒng)和水利發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)作。一般來說，勵(lì)磁系統(tǒng)的組成部分是可控的，主要包括直流面磁開關(guān)柜、交流隔離開關(guān)柜和變壓器，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器可以對(duì)電壓展開自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制，改變發(fā)電機(jī)的粒子電流，根據(jù)發(fā)電機(jī)端口的電壓給定值計(jì)算實(shí)際值，展開調(diào)節(jié)劑的電流輸出，確保整體發(fā)電機(jī)電壓的安全性和穩(wěn)定程度。

勵(lì)磁系統(tǒng)的構(gòu)成?；夭桨l(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩個(gè)部分組成，勵(lì)磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供直流電流，即勵(lì)磁電流，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)解準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的輸出，整個(gè)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)是由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁功率單元和發(fā)電機(jī)構(gòu)成的一個(gè)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。

3 常見的水電站機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)故障

3.1 失磁故障

在實(shí)際運(yùn)行過程中，勵(lì)磁系統(tǒng)可以結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，如果在實(shí)際運(yùn)行過程中，發(fā)生失磁故障則有可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電壓下降，錄波可以對(duì)這種下降值進(jìn)行記錄，讓電壓值產(chǎn)生一定的變動(dòng)，在啟動(dòng)錄波的時(shí)候，在一定的速率狀態(tài)下電壓會(huì)持續(xù)下跌，最終變?yōu)樨?fù)值狀態(tài)，如果轉(zhuǎn)子電壓下降之后，電壓與電流會(huì)產(chǎn)生劇烈的碰撞和搖擺，繼而發(fā)生保護(hù)動(dòng)作[1]。工作人員在查驗(yàn)電流時(shí)如果發(fā)現(xiàn)開關(guān)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)晃動(dòng)情況，說明電阻值在這時(shí)有可能會(huì)提升，觸發(fā)逆變滅磁，于是產(chǎn)生了滅磁故障。為了防止出現(xiàn)故障，導(dǎo)致危險(xiǎn)性有所增加，工作人員可及時(shí)檢查開關(guān)的接點(diǎn)情況，還要做好定期的輔助檢查，確保安全可靠，防止發(fā)生失磁事故。

3.2 熔斷器爆炸

熔斷器爆炸是較為常見的一種粒子故障，水電站發(fā)電機(jī)組如要進(jìn)行升溫試驗(yàn)，在操作停止后需要對(duì)室外爆炸的情況進(jìn)行檢查并控制，如果水電機(jī)組發(fā)生跳閘事故，工作人員要全盤檢查問題之所在，針對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)共同進(jìn)行檢查，包括主變回路、高壓熔斷器，如發(fā)現(xiàn)問題或爆炸現(xiàn)象時(shí)需要通過試驗(yàn)來檢查自身是否正常，判定為熔斷電流低于額定值，達(dá)不到預(yù)期的高度。為了防止這類故障問題產(chǎn)生，要對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)展開全方位的檢查，對(duì)不合格的器件進(jìn)行更換，讓熔斷器的容量不斷增大。

3.3 自復(fù)勵(lì)式勵(lì)磁故障

該類型的故障較為常見，并且日常維護(hù)難度較大，工作量大，靜態(tài)電壓調(diào)節(jié)精度較高，如果發(fā)生短路故障可以提供電流補(bǔ)償，產(chǎn)生強(qiáng)力電流[2]。傳統(tǒng)水電機(jī)組利用雙灶組電抗分流粒子系統(tǒng)容易處在電壓失衡狀態(tài)，讓并網(wǎng)無功負(fù)荷提升，減小電流量，容易出現(xiàn)問題，無法為發(fā)電機(jī)組進(jìn)行持續(xù)穩(wěn)定的供電。在觀察后可發(fā)現(xiàn)，副繞組和主繞組如果相繼出現(xiàn)問題和錯(cuò)誤可能會(huì)增加機(jī)組的無功負(fù)荷，使電流量減小。為有效解決這一問題，相關(guān)工作人員要對(duì)正繞組和副繞組的位置錯(cuò)誤展開糾正，提升檢修整體質(zhì)量。

3.4 整流電源問題

在可控硅機(jī)組中，如果發(fā)現(xiàn)機(jī)組啟動(dòng)之后發(fā)生電機(jī)不起壓情況，需要對(duì)機(jī)組外部條件展開全方位的檢查，查看有無異?，F(xiàn)象，裝置有無報(bào)警記錄。同時(shí)，工作人員可初步對(duì)裝置電氣回路的故障進(jìn)行判斷，查看是部分的問題還是整流電源故障，檢查過程中可采用排除法，先行檢查粒子調(diào)節(jié)器的電氣回路是否處在正常的運(yùn)行狀態(tài)之下。同時(shí)，工作人員還應(yīng)檢查可控硅電源是否出現(xiàn)錯(cuò)誤，如果電源輸入閘刀發(fā)生斷裂的現(xiàn)象，那么勵(lì)磁電壓就難以同步建立電壓回路，故障信號(hào)的報(bào)警靈敏程度會(huì)有所下降，無法對(duì)此發(fā)出警報(bào)信息[3]。工作人員應(yīng)對(duì)這種情況時(shí)要對(duì)可控硅電源斷裂匝道進(jìn)行更換，做好同步試驗(yàn)檢測(cè)工作，如果檢測(cè)正常，可以繼續(xù)投入使用。

3.5 橋式整流器問題

目前，水電機(jī)組的核心環(huán)節(jié)是微機(jī)勵(lì)磁和電子調(diào)節(jié)器勵(lì)磁，其中的核心部分是可控硅三相交流電源，同時(shí)包括半控整流橋。這些控制方式圍繞著電氣調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)來開展，激發(fā)出發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁繞組，讓磁場(chǎng)電流順利地產(chǎn)生。發(fā)電機(jī)處在發(fā)電狀態(tài)中負(fù)荷量過大，發(fā)電狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)期的發(fā)熱現(xiàn)象，因此需要安裝鼓風(fēng)機(jī)展開制冷降溫，長(zhǎng)期高負(fù)荷作用和狀態(tài)之下，外部因素出現(xiàn)不穩(wěn)定情況，可能會(huì)對(duì)整流橋壁上整流硅管進(jìn)行沖擊。需要主要的是，整流橋出口和續(xù)留管都是故障高發(fā)位置，一般來說硅管燒壞的時(shí)候會(huì)通過快速熔斷器發(fā)出信號(hào)，但是也存在部分未發(fā)出信號(hào)的情況，因此當(dāng)這種問題產(chǎn)生時(shí)相關(guān)工作人員需要展開停機(jī)檢查，必要時(shí)可采用萬用表和示波器進(jìn)行檢測(cè)，找出內(nèi)部存在損壞的部件，及時(shí)修理或更換。

4 水電站機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)故障應(yīng)對(duì)策略與建議

4.1 做好日常的運(yùn)行管理

工作人員在水電機(jī)組日常運(yùn)行的維護(hù)過程中，要對(duì)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)異常情況做好日常檢查工作，同時(shí)在汛期要對(duì)發(fā)電機(jī)組的溫度溫差情況進(jìn)行查驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)溫度異常情況要展開內(nèi)部監(jiān)測(cè)，對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析。在對(duì)故障進(jìn)行維修后，工作人員還要查看內(nèi)部勵(lì)磁柜是否存在污垢，清潔程度如何消除，并且要檢測(cè)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行方式是否正常，以及比較功率進(jìn)相和遲相，如果發(fā)生異常的情況需要及時(shí)調(diào)整和變化，對(duì)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整，這樣才能方便故障機(jī)組在維護(hù)之后處在正常的狀態(tài)。

4.2 做好后期維護(hù)

為了讓水電站發(fā)電機(jī)組處在正常運(yùn)行狀態(tài)中，勵(lì)磁系統(tǒng)要充分發(fā)揮其固有的性能，還應(yīng)維護(hù)水電站勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性。勵(lì)磁設(shè)備維護(hù)工作較為復(fù)雜，因此必須重視脈沖線絕緣防護(hù)工作，因?yàn)榭煽毓钃舸┕收现饕怯捎诿}沖線穿入高壓導(dǎo)致的問題，所以要檢查可控硅的沖線情況，查看是否絕緣，并且工作人員需要在脈沖線之上放置絕緣管套，防止再次進(jìn)行高壓竄入。與此同時(shí)，在日常進(jìn)行維修和檢查時(shí)要清理粉塵，因?yàn)閯?lì)磁設(shè)備的可控硅和脈沖元件容易發(fā)生粉塵堆積現(xiàn)象，粉塵一旦堆積會(huì)導(dǎo)致接頭之間發(fā)生絕緣或短路，也可能會(huì)產(chǎn)生放電故障。

此外，元器件的引線如果發(fā)生灰塵堆積現(xiàn)象也容易造成短路事故。如果灰塵量較大，容易堵塞風(fēng)道，并不利于功率柜的散熱，針對(duì)這一情況需要對(duì)整流柜的濾網(wǎng)展開定期檢查并更換，通過內(nèi)窺鏡的掃描觀察柜內(nèi)灰塵情況，方便設(shè)備后期打掃，確保柜內(nèi)保持干凈整潔。除此之外，如果勵(lì)磁系統(tǒng)頻繁發(fā)生故障，應(yīng)當(dāng)調(diào)整保護(hù)動(dòng)作，設(shè)定為5s啟動(dòng)時(shí)間，起到保護(hù)的效果，同時(shí)工作人員要加強(qiáng)對(duì)勵(lì)磁變限時(shí)間的速斷保護(hù)，快速切除故障部位，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

4.3 勵(lì)磁繞組逆變滅磁

如果工作人員發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的滅磁功能出現(xiàn)異常情況，則需要減小發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的磁場(chǎng)。通過滅磁電阻的釋放，工作人員可利用可控硅強(qiáng)力面展開滅磁，也可利用非線性電阻滅磁對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行控制。在逆變磁轉(zhuǎn)為逆變角時(shí)，整流橋工作狀態(tài)可以變?yōu)槟孀儬顟B(tài)，讓轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組能量產(chǎn)生正常的消耗，一般而言，逆變現(xiàn)象容易有一定的失敗概率，如可控硅的分配不精準(zhǔn)、回路出現(xiàn)問題等，這些情況都會(huì)讓阻斷能力產(chǎn)生消失的情況，并且容易導(dǎo)致交流電源出現(xiàn)異常，或者使勵(lì)磁變壓器位置產(chǎn)生錯(cuò)誤，在逆變時(shí)產(chǎn)生電壓過低或缺陷等一系列問題，導(dǎo)致運(yùn)行受到影響。

4.4 上電檢查與更換處理

相關(guān)工作人員需要對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)重新上電，在確認(rèn)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器恢復(fù)到正常狀態(tài)之后針對(duì)剩下的整流柜展開小電流試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中需要運(yùn)用到分段邏輯，對(duì)滅磁和過壓回路展開檢查，查看開關(guān)分閘等回路是否正常。同時(shí)，工作人員還需要對(duì)勵(lì)磁變壓器展開與試驗(yàn)，做好絕緣檢查和耐壓檢查，確保勵(lì)磁系統(tǒng)恢復(fù)到正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)之中。然后機(jī)組需要重新啟動(dòng)開機(jī)，展開零起升壓試驗(yàn)、升溫試驗(yàn)和空載試驗(yàn)，如果試驗(yàn)結(jié)果正常，那么該機(jī)組就可以恢復(fù)正常運(yùn)行。

4.5 爆裂故障與非全相運(yùn)行

熔斷器發(fā)生爆裂故障也是較為常見的現(xiàn)象，一般而言，機(jī)組運(yùn)行結(jié)束后工作人員會(huì)聽到控制室發(fā)出響動(dòng)，這種響動(dòng)就意味著跳閘現(xiàn)象可能會(huì)發(fā)生，如果這部分環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常情況，要立即采取緊急操作，對(duì)設(shè)備電流進(jìn)行切斷，檢查勵(lì)磁系統(tǒng)的熔斷器是否正常。同時(shí)，還需注意的是，勵(lì)磁系統(tǒng)中的三相熔斷器也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)爆裂，發(fā)生裂痕。為了防止該類問題的發(fā)生，在機(jī)組停止運(yùn)行之后相關(guān)工作人員要對(duì)各個(gè)部位進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)問題要更換元器件，方便后續(xù)機(jī)組運(yùn)行。

非全線運(yùn)行則指的是機(jī)組在啟動(dòng)之后，發(fā)電機(jī)在一段時(shí)間之內(nèi)會(huì)不斷地升高電壓，直到歸零。這部分的原因主要是風(fēng)機(jī)發(fā)生故障導(dǎo)致的，因此在維護(hù)和檢修過程中，要關(guān)注自動(dòng)逆變器的狀態(tài)條件有無發(fā)生變化，檢查聲響的來源，隨后要測(cè)量發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的數(shù)值，如果發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)仍然處在相對(duì)較為穩(wěn)定的狀態(tài)，則還需要進(jìn)行相關(guān)的開關(guān)檢測(cè)，開關(guān)箱內(nèi)的動(dòng)觸頭連桿螺絲如果發(fā)生丟失，會(huì)影響到開關(guān)的合理性和有效性，造成電壓出現(xiàn)問題。針對(duì)該類故障，工作人員要快速找到故障發(fā)生的原因針對(duì)性處理，并且采取相關(guān)措施展開檢修和后續(xù)維護(hù)。

5 結(jié)語

綜上所述，勵(lì)磁系統(tǒng)是水電站機(jī)組運(yùn)行中不能缺少的一個(gè)部分，為提高水電站機(jī)組的運(yùn)行質(zhì)量，確保供電的安全性，必須對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)所涉及的設(shè)備進(jìn)行檢查，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題和故障都會(huì)影響到該系統(tǒng)作用的發(fā)揮。在實(shí)踐過程中，相關(guān)工作人員要整理該系統(tǒng)常見的故障類型并做好記錄，針對(duì)相關(guān)故障現(xiàn)象及時(shí)判斷故障位置，采取行之有效的措施進(jìn)行修復(fù)。此外，工作人員還要加強(qiáng)對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的日常監(jiān)督和管理，制定完善的設(shè)備管理日常制度，做到防患于未然。