水輪發電機勵磁系統故障分析及處理

王 穎

(遼寧省白石水庫管理局，遼寧朝陽122000)

水輪發電機勵磁系統故障分析及處理

王 穎

(遼寧省白石水庫管理局，遼寧朝陽122000)

水輪發電機內含的勵磁配件，歸屬于側重性的發電機成分。這種勵磁系統的總括任務，是經由對直流類電流的調和，約束好慣性的機組運轉。發電機內含的端口，應維持住穩固的電壓，以便與平日發電要求契合。若發電機組帶有的無功功率，沒能被合理預設，勵磁系統會產出故障。這時，經由增添或縮減現有電流的路徑，可解析這種事故，提升總括發電機的穩固性。

水輪發電機;勵磁系統;故障分析;處理

0 前言

勵磁系統，是發電機帶有的中心構造，也是整合性電力體系配有的側重部件。勵磁體系的順暢運轉，可提升發電機帶有的安全性能，供應可用的電力測定指標。若發覺到發電機內含的勵磁體系故障，則要解析本源性的故障成因，預設配合性的開環試驗路徑。實效性的查驗及檢修，可消除現有的發電機潛藏隱患，與此同時，累積故障調和的可貴經驗。

1 現有的勵磁體系概述

1.1 現存方式

從現狀看，水輪發電機配有的勵磁系統，多歸屬于可控硅屬性的勵磁系統。體系內含的勵磁方式，能分出他勵及對應性的自勵路徑。

其中，他勵這樣的方式，可分出交流類別的帶靜止方式，以及無刷勵磁路徑。這種方式配有的勵磁電源，帶有凸顯的獨立性，沒能遇有電力體系的多重干擾;頂值電壓帶有的數值，也沒能關聯起短路點。無刷勵磁這種方式，配有沒能滑動的銜接配件，可限縮維護用到的勞動量，也可抵擋住很惡劣的總括環境。

然而，這樣的體系，仍舊存留著轉子電流內含的參數沒能被測定的疑難。選用他勵路徑時，要顧及到增添主體廠房帶有的高度［1］。在規模偏大的新構建水電站內，慣常采納這樣的方式。

自勵這種方式，可分出交流側及直流側配有的疊加方式。其中，每一類別的疊加路徑，還能分出并聯及串聯的精準類別。自勵內含的屬性存有差別，然而，這一類的勵磁路徑，都帶有占地偏多、銜接電線偏復雜、維護用到的勞動偏多等弊病。新構造的規模偏小水電站，不會選取這樣的勵磁方式。

采納范疇最大的路徑，歸屬于可控硅框架下的自并勵路徑。這種獨有的勵磁方式，涵蓋著如下層級的優點:設施銜接用到的線路很簡單;帶有穩固特性;內含的造價不高;內部配有的變壓器可隨意被安設;不用安設交流屬性的發電機，等等。這些凸顯優點，縮減了原有機組內含長度，并提升了真實的調節速率［2］。

然而，選用這種方式安設出的水輪發電機，潛藏著三相短路的弊病，在發覺到短路后，沒能預知現有機組缺失磁性的概率。此外，短路態勢下的電流，會帶有衰減態勢，因此，預設了時限的獨特性繼電保護，可能會拒動。

1.2 現存變壓器

現有的各類別水電站內，慣常配有干式及對應性的油浸變壓器。在可用的變壓器內，油浸式這種變壓器，預設的造價很低，然而，設施配有的防火性能也沒能凸顯［3］。

若安設在廠房以內，則應顧及到關聯消防路徑的協同，同時，修護這種變壓器用到的勞動量也偏多。因此，選用這一類別變壓器，很難與水電站構架契合。對應的干式變壓器，帶有防火屬性的優良性能，且沒能預設出獨特的場合要求，因此，這種變壓器，可與勵磁體系整合。這一類別的變壓器內，防潮及關聯的絕緣屬性最佳的那種設施，歸屬于環氧澆注屬性的變壓器。最近幾年，新穎的絕緣材料被采納，新穎的構造工藝遞增，這就延展了干式變壓器帶有的性能。運行時段內，變壓器配有更穩固的性能，可限縮能源量。

變壓器內含的副邊，會遇有可控硅造成的換流干擾，因此存留了高次諧波，多歸屬于奇次的那種諧波。慣常情形下，把內含的副邊，銜接出三角形狀，這就消除掉了某些產出諧波的干擾。與此同時，在確認變壓器內含的容量時，可存留下特有裕度，這樣就限縮了諧波能產出的發熱及頻繁振蕩損傷。預設時，要選用損耗偏少的硅鋼片，縮減體系潛藏著的多重損害［4］。

比對慣常用到的整流變壓器，發電機配有的勵磁變壓器，帶有不同一的工況。對規模偏大的機組而言，固有的穩定層級很高，慣常情形下，頂值電壓所帶的倍數也偏大。

若發覺到空載或偏低負載的內含機組狀態，可控硅配有的導通角不大，這時，關聯著整流電壓的那種波形會扭曲，分量屬性的諧波遞增，總括的體系就會震顫或提升溫度。

2 解析內含性故障

某發電機配有的勵磁裝置，內含的功率能超出1 200 kW。這樣的裝置，模仿了半控橋屬性的靜止體系架構，歸屬于自并勵類別的體系。裝置配有的勵磁電壓，能超出80 V，并配有接近240 A的電流。勵磁系統內含的調節器，可分出測量比對、特有的觸發模塊、對過勵的限縮、對欠勵的規制等板塊單元。比對及放大用到的模塊，可變更測定到的電壓內含信號數值，經由整流屬性的濾波，獲取到與機端帶有電壓正比的獨有控制信號［5］，見圖1。

這樣后，再把這種信號，傳遞給帶有觸發屬性的單元，以便規制現有的脈沖相位，同時規制可控硅內含的導通角。體系配有的移相觸發屬性單元，可經由輸出消息的解析，去管控信號附帶的電壓。疊加起單元配有的同步屬性電壓及電路產出的鋸齒波類別電壓，就可獲取到等幅的脈沖，且這種信號可更替現有的相位。

主體電路配有的整流橋，可接納信號，并用于觸發整流屬性的元件。這時，若發覺到偏大的無功擺動，且沒能預設出可用的慣常性調和路徑，那么判別勵磁系統產出了故障，應采納停機的路徑去調和。

圖1 勵磁裝置內含性故障電路圖

規模偏大的發電機，都可選取特有的發變單元，去銜接電線。這樣一來，交流屬性的勵磁電源，就產出了三相短路弊病。然而，轉子回路帶有的時間常數偏大，在提升了繼電速率的情形下，短時段內可除去產出的故障。

若在專設的區域外，發覺到這樣的故障，經由預設適宜性的保護，也可切掉產出的根源，并縮減機組接納到的沖擊［6］。此外，規模偏大的發電機所帶端口，慣常選用離相態勢下的封閉母線，這也縮減了真實的短路概率。若發覺到變壓器帶有的高壓側，產出了三相短路弊病，那么這一體系就限縮了暫態穩定帶有的極值，同時，低壓閉鎖的情形下，帶有過流保護屬性的預備性配件，也沒能真正去保護。經由查驗和解析可知:故障產出那個時點上，總括的電勢會被穩固，若選用速率偏大的斷路器，則可縮減現有故障附帶的干擾。若選用了采壓帶去錄入精準的裝置狀態，則可構造起防控路徑，回避掉繼電保護潛藏著的拒動可能。

3 可用的處理路徑

最佳的查驗路徑，就是開環特性的整合測驗。測定前，切開轉子側配有的直流屬性開關及關聯的陽極開關，銜接起預設電壓的電源。經由配置好的自耦調壓器，銜接在整流橋內含的交流側中。可控硅附帶的直流側，銜接起適宜性的

荷載電阻。與此同時，調壓器應串聯起端子排，以便構造出機端的取代性配件，用來錄入互感器產出的數值［7］。

拆掉端子排附帶著的互感器內含線路，調和配置好的調壓器，核定大約100 V的測定電壓。這樣后，調高陽極開關帶有的電壓，讓它升高至許可范疇內。選取示波器，辨識出直流側配有的電壓波形。若機端內含的電壓，產出了預設范圍內的更替，那么持續調和現有的直流電壓。在對稱屬性的波形內，各類別的劃定點，都可提升運轉帶有的穩固性，這就表征出正常的測定態勢。這一機組內，測到的勵磁變屬性電壓，很接近輸入屬性的電壓，因此，不用選用兩個預設的自耦調壓器。

銜接電線后，閉合測定用到的開關，提升現有電壓。與此同時，采納鉗形電流表，去測出精準的一次電流。這時，若發覺路徑內含的電壓，沒能升至大約40 V，那么可知預設的一次電流，已提高到超出10 A。在這樣的狀態下，調壓器產出過熱態勢，沒能預設慣常實驗。

當電路配有的調壓器，能超出40 V時，內含的可控硅，就沒能導通;同時，直流回路沒能工作。調壓器所承載著的回路，只含有三相屬性的交流回路。若發覺了偏大的一次電流，那么可知，把交流回路當成負載，還存留著問題。本源的成因，可歸結為二極管配有的公共側，產出了銜接地表的態勢，同時，整流橋所供應的零式整流，限縮了調壓器配有的荷載，以至于增添了固有的一次電流。可選用萬用表，去查驗回路，這時發覺整流橋配有的負端，與地表銜接起來。拆掉銜接著中控室的多重表線。提升現有的器材內電壓，可回復到慣常的一次電流數值。

在解析自耦調壓器產出的毀損故障時，可預設如下測驗:預備時段內，選取開環試驗，斷開關聯的開關。很短時段內，發覺到調壓器有煙霧冒出，這時及時斷掉總電源配有的開關。查驗自耦調壓器，可發覺內含的配件被損毀。查驗電源配有的開關，發覺到A相在瞬時斷掉后，還存留著接通的總態勢。這就表征出，A相的總括調壓器以及附屬開關，都遇有直流回路干擾。

整流橋沒能配有回路，因此不會潛藏著燒毀威脅。然而，整流橋所配有的A相，卻與地表銜接，燒掉了調壓器。斷掉這種銜接，直流屬性的回路，就可回復平日狀態。由此可見，水輪發電機內含的電氣設施，應經由慣常性的除灰流程。預設的灰塵清洗，應側重針對內含性的配電盤線路，以及附屬的微小配件。這樣一來，電氣內含的部件就沒能銜接地面，也不會有威脅，見圖2。

圖2 自耦調壓器預設測驗電路圖

4 結語

水輪發電機配有的勵磁系統，可分出功率單元及管控單元這兩種成分。其中，勵磁功率屬性的單元，可供應發電機用到的直流電流，構建出直流屬性的磁場;而勵磁控制屬性的調節器，可解析慣常性的水輪機狀態，以及產出事故時的總括狀態，以便提升運行流程帶有的適宜性。從現狀看，解析及處理這種勵磁系統用到的辦法，還沒能完善，因此，有必要摸索故障的精準形式，在這樣的狀態下，探究出更可行的調和路徑。

［1］辛鵬.百萬千瓦水輪發電機自并勵勵磁系統的仿真研究［D］.哈爾濱:哈爾濱理工大學，2010.

［2］張凌.1000MW水輪發電機線性最優勵磁系統的研究［D］.哈爾濱:哈爾濱理工大學，2011.

［3］葉萍.船舶同步發電機勵磁系統故障的事故樹分析［J］.機電設備，2012(09):60-63.

［4］辛鵬，劉剛，李艷.200MW水輪發電機勵磁系統仿真研究［J］.吉林化工學院學報，2012(11):112-115.

［5］王海軍，陳小明.大型水輪發電機勵磁系統關鍵器件和起勵方式選擇的研究［J］.電氣傳動自動化，2012(06):56-58.

［6］張文玲.發電機勵磁控制實時監測與故障診斷專家系統的研究［D］.天津:河北工業大學，2010.

［7］顧祥玉.基于DSP的農村小水電站自動勵磁調節器的研究［D］.哈爾濱:東北農業大學，2011.

TM312

B

1007-7596(2014)06-0175-03

2013-12-16

王穎(1978-)，女，遼寧大石橋人，工程師。