600MW汽輪發電機勵磁及穩定分析

摘 要：為適應運行工況的不斷變化，汽輪發電機就必須具有可調的直流磁場，而產生這個可調磁場的直流勵磁電流也就是我們所說的發電機的勵磁電流，和勵磁電流有關的相應設備就是勵磁系統，正式具備了這個勵磁系統，才能不斷的滿足汽輪發電機系統的運行要求。本文便是先對600MW汽輪發電機的勵磁系統的組成以及性能等內容進行了簡要的概括，并對600MW汽輪發電機運行時的穩定性進行了詳細的分析。

關鍵詞：600MW汽輪發電機；勵磁系統；穩定性分析

1 600MW汽輪發電機勵磁系統概述

1.1 600MW汽輪發電機勵磁系統的組成和原理

現階段，我國600MW汽輪發電機所選用的勵磁系統，通常都是由國外直接進口的或是進口零部件在國內自行組裝的靜止可控硅整流勵磁系統，圖1為常見的ABB公司600MW汽輪發電機所采用的勵磁系統的原理框圖。

在靜態的勵磁系統中，通常勵磁電源都是來源于發電機的機端的，而主要負責供給同步發電機磁場電流的部件分別是磁場斷路器、勵磁變壓器以及可控硅整流橋。勵磁變壓器會逐步的使發電機端的電壓下降，從而能夠滿足可控硅整流橋所需要的輸入電壓的條件，同時在磁場繞組和發電機端的電壓之間也能夠起到較好的電氣隔離的作用，可控硅整流橋也就發揮出了自身的整流阻抗的作用，這部分電流也就被轉換成了我們可以控制的直流電源。

1.2 600MW汽輪發電機勵磁系統的配置

600MW汽輪發電機所使用的勵磁系統的設備主要有：5面的勵磁功率柜、1面的交流進線柜、1面的勵磁調節柜、1個三相的環氧澆注干式勵磁變壓器或是三個單相的環氧澆注干式勵磁變壓器以及2面的滅磁及過壓保護柜，具體的系統盤柜配置如圖2所示。

2 600MW汽輪發電機運行時的穩定性分析

2.1 定子繞組故障及預防對策

一般情況下，我國大部分的600MW汽輪發電機的冷卻方式都是定子繞組水內冷、轉子繞組氫內冷以及定子鐵芯氫冷的方式，但是由于我國在設計水平、制造技術、工藝條件、維修保養以及運行管理等方面還都是較為落后的，所以定子繞組接地和短路的故障是經常發生的，并且這類故障都發生在繞組的端部，一般我們將其分為以下幾種：（1）定子冷卻水的回路堵塞故障；（2）定子繞組漏水的故障；（3）因焊接質量不過關而導致的接頭損壞；（4）遺留在定子繞組上的金屬異物；（5）定子引線和線棒的銅導體的疲勞損壞；（6）定子繞組的絕緣故障問題。

為了較好的預防定子繞組故障的出現，我們主要采取以下的預防對策：（1）采用超聲波流量試驗或是熱水流試驗，確保定子的水路是沒有堵塞現象的，確保冷水的質量是符合相關的技術要求的，保證保水冷系統檢溫計的準確性；（2）進一步優化接頭的結構，提升焊接作業的質量，這樣定子繞組的鼻部和端部才能更加的牢靠和穩定，重視對空心銅線的質量檢測工作，完善定子繞組絕緣引水管的布局；（3）在焊接完成線棒街頭后，應先對其進行質量檢測，確保質量過關后，在對導線進行相應的整形處理工作，同時還要保證接頭具有一定的光滑性；（4）對于一些如上下層漸開線線棒間隙和電子繞組端部線圈夾縫等關鍵的部位，應進行嚴格的檢查和清理，確保其內部是沒有螺母、螺釘以及鋸條等金屬異物的；（5）完善定子繞組線棒的成型和膠化的相關工藝，做好鼻部和端部漸開線的徑向和切向的固定工作；（6）采用相應的監測系統，時刻測量局部的放電量，從而及時的診斷定子繞組的絕緣性能。

2.2 轉子繞組故障及預防對策

轉子繞組故障主要包括了匝間短路故障、集電刷-電環裝置燒毀、熱變形以及對地絕緣等幾大故障，而導致出現匝間短路和對地絕緣等故障出現的原因為：金屬異物、導電粉塵以及焊渣等物質進入到了轉子繞組中；水內冷轉子繞組堵塞，局不熱量集中，從而導致了匝間絕緣的燒毀；轉子繞組熱量過大，導致了絕緣損壞；制造過程中的質量問題導致的局不缺陷；系統運行過程中，機械應力和受熱應力過大，而導致了絕緣損壞。汽輪發電機的繞組在使用的過程中，塑性變形是不斷積累的，轉子繞組的端部和槽部都會出現絕緣損壞，從而出現了匝間短路故障和接地故障，甚至還會導致繞組的斷裂。而集電環和電刷如果接觸不良，就會出現環火，刷架和刷握都會被燒毀，從而出現接地故障。

對于轉子繞組故障，我們主要采取以下的預防對策：轉子運行的過程中，應使轉子回路的滅磁效果更加完善，從而有效的保護轉子繞組絕緣設備的過電壓；重視運行中的維修和保養工作，在劇烈的振動狀態以及溫度過高的狀態下，轉子繞組都是不能長期的連續運行的；優化轉子繞組的通風結構，定期的檢查導體通風孔是否有堵塞和錯位的問題；對設備進行大修時，嚴格的檢查轉子繞組的絕緣老化問題；并聯運行的過程中，確保電刷上的電流是分布均勻的；將轉子繞組上內部可能含有的金屬顆粒、毛刺以及雜物清理干凈；提升集電環和電刷滑動接觸的穩定度，環表面應是干凈整潔的，并且要建立一層氧化碳素薄膜層；將轉子滑環周圍的碳粉清理干凈，定期變化滑環的正負極性；在檢測轉子繞組是否存在匝間短路的問題時，應采用微分探測線圈法；為了避免油污進入到集電環小室內，應配備專業配套的在線監測的設備。

2.3 定子鐵芯故障及預防對策

由于裝配的工藝以及制造水平等因素的限制，容易出現沖剪和去邊緣毛刺工藝、兩端壓指的高度偏差、表層絕緣漆厚度偏差以及鐵芯裝壓過程中的冷熱壓次數和壓力大小等問題，而電機的鐵芯又是始終處于交變電磁力的作用下的，所以定子的鐵芯疊片就很容易出現整體松弛或是局部松弛的故障，有效鐵芯片間的絕緣損壞，局部熱量過大，嚴重時還會出現定子繞組的連鎖故障，整個系統的運行都會受到影響。

對于這類故障，我們應采取以下的預防對策：重視制造過程和監測工作，沖壓硅鋼片完成后，將邊緣毛刺去除干凈；對整個機組進行大修時，檢查穿心螺桿和定位筋螺桿的螺母是否有松動的現象，采用損耗試驗或是鐵芯溫升的方法及時的檢查相應的故障，同時還可采用紅外熱像儀，準確的測得內膛鐵芯的表面問題，以便找到故障點；疊壓時，準確的掌握壓裝的力度，提高鐵芯的壓裝質量。

3 結束語

通過以上的論述，我們對600MW汽輪發電機勵磁系統概述以及汽輪發電機運行時的穩定性進行了詳細的分析和討論。汽輪發電機勵磁系統對于整個機組運行的安全性都是有著重要的影響的，因此我們必須對其進行認真的研究，掌握汽輪發電機勵磁系統的性能、組成和特點，同時還應對汽輪發電機運行過程中的常見故障進行研究，結合現場的經驗和相關的專業知識制定出科學合理的預防對策，盡可能的降低故障發生的概率，從而保證整個汽輪發電機機組運行的穩定性。

參考文獻

[1]毛國光.我國汽輪發電機勵磁系統發展概況[J].電網技術，1997.

[2]梁艷萍.汽輪發電機勵磁和參數數值計算[J].防爆電機，2006.