關于水電廠勵磁系統常見故障處理的探討

【摘要】本文首先介紹了水電廠勵磁系統中可控硅裝置的組成部分，并對引發勵磁系統故障的主要原因進行分析。其次重點介紹解決故障問題的有效方法，針對各類常見故障問題提出了相應的處理措施。

【關鍵詞】勵磁系統；故障；分析；解決

勵磁系統的主要任務是根據發電機的運行狀態，向發電機的勵磁繞組提供一個可調的直流電流，以滿足發電機各種運行方式下的需要。性能良好，可靠性高的勵磁系統是保證發電機安全發電，提高電力系統穩定性所必須的。在發電機正常運行過程中，同步發電機的勵磁控制系統起著重要的作用，它不僅控制發電機的端電壓，而且還控制發電機無功功率、功率因數和電流等參數。發電機的開機升壓、停機降壓及其日常發電機電壓的調整都通過勵磁系統完成。勵磁裝置由勵磁調節器、功率單元及滅磁過壓保護單元構成，勵磁系統是水電廠的組成部分之一，它可以形成磁場能量推動發電機的正常運行，另外當發電機發生問題時它能及時調整保證發電機回到穩定狀態，它在水電廠的電力系統并聯機組中的運用起著關鍵的作用，可以使水電廠的運行愈加穩定和可靠，故勵磁系統的好壞非常關鍵，所以對勵磁系統常見的故障進行研究分析和處理是非常有意義的。

一、水電廠勵磁系統常見的故障分析及處理

（一）勵磁系統逆勵磁

1 現象

在電動機運行時勵磁機出現逆向極性，其電流表和電壓表出現指針反向情況，但是定子回路的同向，同時發電機的電壓表與電流表也出現了反向情況。

2 原因分析

（1）如果在發電機運行時操作失誤把正負極接反導致勵磁變向或者消耗，將會引起逆勵磁；

（2）如果發電機運行時負荷過大產生電樞反應，勵磁磁場減弱無法再調整正常，故引起逆勵磁；

（3）如果發電機定子繞組在系統短路時產生一個反向電壓也會使勵磁磁場的方向相反；

（4）如果因為勵磁機故障造成磁回路斷開重連，會導致逆勵磁。

3 逆勵磁故障的處理

勵磁裝置發生逆勵磁故障時，應該先判明情況，這種情況沒有必要停止發電機的運行，它是可以繼續建立電壓的，無需考慮磁場極性的變化，具體操作就是對調勵磁電流表和電壓表的正負極，然后在發電機停止運行后進行勵磁充磁，最后恢復原樣。但是如果是自動勵磁裝置就不需要這樣。

（二）發電機升不起電壓

1 現象

無論如何升高電壓和降低勵磁電阻，第一次或者返修后運行的發電機運轉到設置轉速時都無法升起電壓，勵磁電壓表指針輕微偏轉。

2 原因分析

（1）勵磁機之所以能產生勵磁電壓，是因為剩磁的存在引起的，但是由于新出廠的電動機所含有的剩磁很少又容易消失，所以建立不了勵磁電壓。

（2）返修的電動機，若操作失誤而接錯勵磁繞組的正負極，便會使勵磁繞組中流過的電流的方向與鐵芯的剩磁通的方向相反，從而造成剩磁削弱或消失，這樣也會升不起電壓。

（3）如果不斷開勵磁回路進行通直流電試驗，則新產生的電流磁通方向會與剩磁方向相反，這樣也會使剩磁消失。

3 故障處理

在維修發電機時，要記清每一條線路的接連方式和位置，避免出錯，必要時也可以進行標記。同時在進行通直流電測試時要斷開勵磁回路或者統一兩者的正負方向。還有正確安裝電刷位置，也要保證其與換向器的接觸緊密防止斷路。

（三）發電機失磁故障

1 現象

（1）轉子電流幾乎為零，定子電流擺動變大；

（2）發電機端電壓和母線電壓變下而且擺動；

（3）有功表有所降低并擺動，無功表為零；

（4）轉子電壓出現異常，若電壓下降則是轉子短路造成失磁；若是電壓升高則是轉子開路造成失磁；

（5）功率因數表向進相偏轉；

（6）以上的情況均為周期性的擺動，汽輪轉速和頻率變快，但危急保安器沒有變化。

2 原因分析

（1）勵磁系統的型號沒有很好的匹配；

（2）勵磁開關的輔助接點接觸不緊密，這樣發生勵磁系統失磁的概率很大；

（4）對于勵磁的開關量的監控過少，沒有辦法對突發事件進行及時補救；

（5）在勵磁系統的開關松動和抗干擾方面的控制軟件沒有設計完善，使得出現失磁現象。

3 發電機失磁故障的處理

發電機出現失磁事故時，如果發電機容量的比例增加，就必須使其盡快脫離電網并停止運行進行全面而具體的排查，因為容量比的增加會使電網電壓急劇下降而振蕩崩潰，嚴重時會導致停電。如果發電機容量的比例降低，可以在允許的30分鐘的范圍和條件內進行異步運行，此時不需要立刻與電網解列也能供給所需無功，同時電網也不會太低。

（四）勵磁機碳刷出現火花

1 現象

在運行時，勵磁機的碳刷和整流片間出現火花，如果火花過大將會造成人身安全和設備壽命問題。

2 分析原因

（1）電磁原因：換向不良導致局部碳刷的電流密度過大而引起火花；

（2）電化學原因：長期的運行會在換向器表面會形成一層氧化亞銅薄膜，它有助減輕換向器磨損，但是它破壞后負荷就會變大造成火花，火花又破壞轉向器形成惡性循環；

（3）機械原因：換向器表面磨損不平、碳刷松動、碳刷型號不一等原因造成它們之前過度摩擦造成火花。

3 勵磁機火花故障處理

選擇合適的換向器和碳刷正確連接和安裝，同時保持它們適當接觸，定期清理它們的表面雜物，保證正常運行，同時定期檢查換向器和碳刷的運行狀況，發現問題及時修復處理，防患于未然。

二、結束語

本文主要對水電廠勵磁系統的幾個常見故障進行了概括、分析和處理，為保證水電廠的正常運行，除了對系統進行檢查、維修和更換，還需要工作人員有維護和防患意識，提高系統的使用率，為安全穩定發展提供條件，為水電廠的發展奠定基礎。

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