淺談水電站機組勵磁系統故障的分析及應對措施

摘要：隨著社會經濟快速發展，水電站等基礎工程呈現規模化趨勢發展，通過對水利資源的控制，為各領域提供電能。但水電站機組運行中，其中勵磁系統長時間運行中，會出現故障，直接影響機組運行有效性，嚴重情況下，還會威脅到人員生命安全，給水電站帶來巨大的經濟損失，如何應對勵磁系統故障成為本文研究的重點。文章立足于勵磁系統運行原理，探討勵磁系統常見故障及應對策略。

關鍵詞：水電站機組；勵磁系統；故障分析；應對措施

工業現代化背景下，越來越多的機械設備和現代技術應用到水電站機組運行中，其中勵磁系統在水電站機組運行中發揮著積極作用，良好的勵磁系統，能夠保障水電站機組運行穩定性，且能夠提高電能供應質量。但受到諸多因素的影響，水電站機組勵磁系統會出現故障，對機組運行安全性、經濟性都產生了不良影響，因此加強對勵磁系統故障應對措施的研究具有現實意義。

1 勵磁系統運行原理

水電站機組勵磁系統較為復雜，主要由電磁電流電源、其他輔助設施構成。在實踐應用中，勵磁系統工作原理是，在規定的標準下，收集水電站發出的信號，將信號進行轉換處理為電流進行傳輸。發電站轉子達到特定轉速后，會形成電流，確保供電穩定性[1]。可見，勵磁系統運行對整個電力系統來說非常重要。

一般來說，當機組容量>500kW時，會使用自并勵可控硅勵磁；反之，當機組容量<500kW時，主要利用雙繞組電抗器分流自復勵形式。大容量機組勵磁方式設備，涉及勵磁變壓器柜、調節柜等多個設備，結構相對復雜，且設備之間聯系較為密切。其中調節器，通過自動調節能夠確保電壓保持在穩定狀態，從而促使系統能夠有序運行，下圖為調節原理圖。

勵磁調節器運行原理圖

2 水電站機組勵磁系統常見故障及應對措施

（1）失磁故障。

勵磁系統融合了先進、現代化技術，當系統在運行時，某個位置發生故障，那么對應的錄波會及時記錄，此處的電壓值也會出現較大的波動，那么維修人員可以觀察錄波信息，短時間確定出故障所在位置。一般來說，自錄波開始時，每隔一段時間電壓值都會有所下降，直至電壓值為負值，在此基礎之上，電流與定子電壓之間也會出現較大的波動，根據該現象可以判斷為失磁故障。失磁故障發生直接導致系統無法繼續運行，機組也會受到影響。

對于失磁故障，為了避免開關接點故障，維修人員要提前做好準確，在該位置安裝故障監控錄波器，對該部位進行實時監督和控制，如果遇到異常和問題，要第一時間做出相應，采取有效措施防范。同時，技術人員在工作中，要定期對勵磁開關輔助接點位置進行檢查，確保接點位置保持穩定性。

（2）整流電源故障。

機組在運行中，電壓會維持在合理范圍內，其他條件都要滿足實際應用需求。同時，勵磁裝置沒有出現任何異常情況，對此，我們可以對其故障進行分析：一是調節器與可控硅整流裝置之間存在回路故障；二是整流電源位置有故障。維修人員在檢修中，主要逐一排查上述故障。全面檢查裝置之間是否存在異常，如若沒有異常現象，那么可以排除回路故障。同時，還要對可控硅電源位置進行檢查，如果發現閘刀位置出現斷裂情況，那么可以判斷電源運行異常，導致電機無法穩定運行。據此，可以判斷為整流電源故障，如果不能夠及時排除該故障，勢必會對電機構成損害。

對此，維修人員要根據實際情況更換設備，確保設備發揮積極功效。同時，利用有效措施，增強故障報警靈敏度。完成維修后，要進行試驗，試驗通過方可正式投入使用，繼續發電。

（3）自復勵式勵磁故障。

此類勵磁自身具有精確度高優勢，且在應用中，能夠針對機組短路故障給予及時的電流支持，以此來保證系統處于穩定狀態。雖然此類勵磁相對先進，但是其自身仍然存在一些缺點，在運行時會發生發電機波動較大等故障。對于這一故障，主要是機組維修后，接線裝置不合理，導致出口電壓三相失衡[2]。機組的無功負荷與勵磁電流呈負相關關系，前者負荷增加，對應的電流會逐漸減小，最終使得發電機處于欠勵磁情況下，無法滿足運行需求。

針對該問題來說，在系統維修時，維修人員要嚴格控制質量，加大對細節的處理力度，并強調主副繞組順序，使得設備和線路連接科學，從而提高系統運行穩定性。

（4）熔斷器爆裂故障。

一般來說，當機組運行結束后，人員會聽到控制室發出鳴響，即跳閘現象。出現異常時，操作人員要立即檢查設備及勵磁系統，確定熔斷器爆裂，且調節器的三相熔斷器，也會出現不同程度的裂痕，可以初步判斷是設備質量問題。為了避免此類問題，機組停運后，操作人員不要急于離開，要加強對各個部位的檢查，如果發現故障，要及時更換設備，為后續機組運行提供支持。

（5）發電機非全相運行。

機組啟動一段時間內，發電機的電壓會快速升高，當達到某一峰值時，便會逐漸下降歸為零，主要是風機故障所致。因此在檢修中，將自動起勵變為手動起勵，但并未發生變化，同時伴隨著異響。隨后對發電機定子與轉子進行測量，能夠發現系統依舊處于穩定狀態。但針對開關檢測時，開關B相內的動觸頭連桿螺絲丟失，影響到開關有效性，造成電壓先升后降。在遇到故障時，維修人員不要慌張，而是快速找到故障產生原因，并針對問題，采取針對性檢修措施加以維修。

3 結論

根據上文所述，勵磁系統作為水電站不可缺少的一部分，對于提升水電站運行穩定性、保證供電質量等方面具有促進作用，但勵磁系統涉及設備較多，任何一個環節出現故障，勢必會影響系統積極作用的發揮。因此在實踐中，有關人員要加強對勵磁系統常見故障的整理，針對故障現象判斷故障位置，并采取有效措施快速維修，恢復到正常狀態。同時，還要在日常管理中，加強對勵磁系統的監督力度，制定完善的設備管理制度，能夠及時發現潛在故障，做到防患于未然，從而促進水電站綜合效益顯著提升。

參考文獻：

[1]李琪.水電站勵磁系統出現故障的原因以及應對措施[J].中國水能及電氣化，2016，（08）：3942.

[2]宋通林.水電站機組勵磁系統故障分析及應對[J].電子技術與軟件工程，2015，（19）：158159.

作者簡介：沈娟娟（1989），女，貴州貴陽人，本科，助理工程師，從事水電廠發電設備試驗工作。