發(fā)電機啟勵失敗的原因分析及故障排查

王翠紅

摘 要：啟勵是發(fā)電機啟動并網(wǎng)的一個重要環(huán)節(jié)。啟勵失敗則是發(fā)電機啟動過程中比較常見的一種故障，而導(dǎo)致啟勵失敗的因素卻錯綜復(fù)雜，從而給電氣人員對啟勵失敗的原因分析及故障排查造成了一定困難。該文結(jié)合該公司#3發(fā)電機大修后啟動試驗中啟勵失敗的案例，介紹了故障現(xiàn)象，人員操作、電氣一次設(shè)備、勵磁系統(tǒng)方面問題的排查，排查中用到的試驗方法、故障的確認、處理措施以及此次啟勵失敗原因分析，最后歸納總結(jié)了發(fā)電機啟勵失敗的原因，希望對發(fā)電機啟勵失敗的故障排查有所裨益。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機 勵磁調(diào)節(jié)器 啟勵失敗 剩磁

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（c）-0054-01

啟勵失敗在發(fā)電機啟動過程中比較常見，而導(dǎo)致啟勵失敗的因素卻錯綜復(fù)雜，包含發(fā)電機電氣一次設(shè)備故障、勵磁系統(tǒng)缺陷以及運行人員誤操作等方面林林總總的問題，這就為啟勵失敗原因分析及故障排查造成了一定困難。下面介紹了該公司#3發(fā)電機的一次啟勵失敗的原因分析、事故排查及處理方案，最后對發(fā)電機啟勵失敗的原因進行了總結(jié)。

1 #3發(fā)電機啟勵失敗的原因分析及故障排查

1.1 發(fā)電機啟勵的介紹

啟勵失敗的原因是該公司的#3發(fā)電機，其采用的是自并勵方式勵磁，啟勵時要合入直流220V啟勵電源，發(fā)電機轉(zhuǎn)子用以建立初步的旋轉(zhuǎn)磁場，8s后斷開啟勵電源，此時如果發(fā)電機機端電壓升至500V，勵磁調(diào)節(jié)器向可控硅開放觸發(fā)脈沖，將勵磁變來的交流電源轉(zhuǎn)換為直流，為轉(zhuǎn)子繞組提供勵磁電流，發(fā)電機逐步升壓至額定，完成空載升壓。如果8s內(nèi)發(fā)電機機端電壓未升至500V，勵磁調(diào)節(jié)器則不向可控硅開放觸發(fā)脈沖，最終啟勵失敗。

1.2 處理過程

#3發(fā)電機A級檢修后進行空載試驗時，發(fā)電機無法正常啟勵，勵磁系統(tǒng)報“啟勵失敗”。啟勵過程中DCS數(shù)據(jù)顯示，發(fā)電機機端電壓升至300V，勵磁電流不足1A且未見增長。

首先，排查是否存在運行人員誤操作。DCS顯示發(fā)電機的轉(zhuǎn)速維持在3 000rpm，勵磁系統(tǒng)無報警。就地檢查勵磁系統(tǒng)無異常，勵磁開關(guān)處于合閘位置，220V直流啟勵電源空開已合入。由此排除運行人員的誤操作。

然后，排查是否存在發(fā)電機電氣一次設(shè)備故障。發(fā)電機大修的高壓試驗數(shù)據(jù)全部合格，啟動前測發(fā)電機轉(zhuǎn)子絕緣15MΩ數(shù)據(jù)合格，就地檢查勵磁碳刷及引線接觸良好。進而排除了發(fā)電機電氣一次設(shè)備故障的可能。

第三步，勵磁系統(tǒng)排查。機組檢修期間進行了勵磁回路傳動及靜態(tài)試驗，結(jié)果正常，排除了勵磁調(diào)節(jié)器的故障。接下來檢查啟勵回路。啟勵回路接線緊固，接觸良好；接觸器吸合正常，接點接觸良好。拔掉勵磁碳刷，將轉(zhuǎn)子從勵磁系統(tǒng)脫開，用滑線變阻器模擬轉(zhuǎn)子，進行假負載試驗。試驗時觀察勵磁電流、勵磁電壓變化趨勢正常，計算啟勵回路電阻為9Ω，與起勵電阻的設(shè)計值一致。由此判斷勵磁系統(tǒng)正常。

完成上述檢查后，再次啟勵。啟勵時，勵磁電壓升至10V，勵磁電流1A以內(nèi)未見上升，發(fā)電機機端電壓升至300V，最終啟勵再次失敗。根據(jù)電磁原理分析，勵磁電流應(yīng)當從0A開始逐漸增大，檢查歷史趨勢可見以往成功啟勵時勵磁電流會快速上升。而此次的勵磁電流卻維持在1A以內(nèi)，根本沒有增大。由此判定，啟勵時勵磁電流在轉(zhuǎn)子鐵芯中未能建立有效磁場，機端電壓未升至500V，導(dǎo)致了啟勵失敗。

經(jīng)研究決定，為使啟勵時勵磁電流能夠建立有效磁場，采用短接部分啟勵電阻，逐步減小啟勵電阻，增加啟勵電流的辦法，嘗試對轉(zhuǎn)子鐵芯充磁。經(jīng)三次充磁，當電阻降至7.5Ω時，啟勵成功。

1.3 原因分析

#3發(fā)電機無法啟勵的直接原因是勵磁電流8s內(nèi)未在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)建立有效磁場，發(fā)電機機端電壓未升至500V，導(dǎo)致了啟勵失敗。

啟勵時不能建立有效磁場的原因有兩條：一是發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯中的剩磁消失，二是轉(zhuǎn)子鐵芯的剩磁方向與啟勵時勵磁電流新建立的磁場方向相反。根據(jù)電磁原理分析，鐵芯剩磁消失后，啟勵時勵磁電流會增長緩慢，重新建立磁場會比較困難，8秒鐘內(nèi)不足以建立起有效的磁場，造成啟勵失敗。鐵芯剩磁反向，則啟勵時鐵芯剩磁會阻礙勵磁電流增長，會出現(xiàn)勵磁電流增長緩慢或保持不變的情況，啟勵電源的能量用以消除鐵芯中的反向剩磁，8s更不會建立有效的磁場，最終啟勵失敗。

由于啟勵失敗時的勵磁電流維持在1A以內(nèi)不見增大，可以判斷發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)存在反向磁場，阻礙了勵磁電流增長，未在8s內(nèi)建立起有效磁場。分析判斷造成轉(zhuǎn)子鐵芯中剩磁反向的原因有兩種可能。一是檢修過程中，發(fā)電機轉(zhuǎn)子滑環(huán)引線的接線回裝時未按原極性接線，造成轉(zhuǎn)子鐵芯剩磁反向。二是高壓試驗中測量轉(zhuǎn)子繞組直阻時，儀表接線的極性與滑環(huán)引線的極性不一致，產(chǎn)生的磁場與轉(zhuǎn)子鐵芯原有剩磁磁場方向相反，對轉(zhuǎn)子鐵芯反向充磁，造成鐵芯剩磁減少甚至反向。

綜上所述，此次啟勵失敗的真正原因是發(fā)電機轉(zhuǎn)子滑環(huán)引線的接線回裝時未按原始極性接線，亦或是測量轉(zhuǎn)子繞組直阻時試驗儀器接線極性與轉(zhuǎn)子滑環(huán)引線極性不一致，造成了鐵芯剩磁反向。

2 歸納總結(jié)

為今后能夠快速準確判斷發(fā)電機啟勵失敗的原因，首先來總結(jié)造成啟勵失敗的原因。造成發(fā)電機啟勵失敗的原因歸納起來有四個方面，一是運行人員的誤操作；二是發(fā)電機本身存在電氣故障；三是勵磁系統(tǒng)故障；四是轉(zhuǎn)子鐵芯剩磁消失或反向。為排除運行人員的誤操作，要逐一檢查發(fā)電機啟勵的條件，即查看發(fā)電機轉(zhuǎn)速是否達到額定轉(zhuǎn)速，勵磁系統(tǒng)故障信號是否復(fù)歸，勵磁開關(guān)是否合入，啟勵電源空開是否已合入。發(fā)電機電氣故障主要排查是否存在轉(zhuǎn)子線圈開路、短路或接地等故障，還有就是引線接觸是否良好。勵磁系統(tǒng)故障主要排查啟勵回路和調(diào)節(jié)器是否存在問題。自并勵發(fā)電機靠他勵電源啟勵時，轉(zhuǎn)子鐵芯剩磁消失或反向會抑制勵磁電流增長，無法建立有效磁場，可以根據(jù)勵磁電流的變化情況進行分析判斷。

3 結(jié)語

該文結(jié)合該公司#3發(fā)電機啟勵失敗的原因分析及故障排查，歸納總結(jié)了發(fā)電機啟勵失敗的原因及如何排查故障。當發(fā)電機啟動時，發(fā)生啟勵失敗后可以根據(jù)導(dǎo)致失敗的原因逐一進行排查，希望能為同行提供一定的參考。

參考文獻

[1] 劉懷.機組起勵不成功案例分析[J].中國科技縱橫，2014（8）：173.

[2] 武震宇.電機組可控硅勵磁裝置不能啟勵建壓的原因及處理辦法初探[J].中國電力教育，2008（Z2）：211-212.

[3] 陳慧中.剩磁對發(fā)電機啟勵的影響及其應(yīng)對措施[J].發(fā)電設(shè)備，2005，19（1）：62-64.endprint