關(guān)于水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置故障原因分析及處理探討

楊智勇

摘 要：水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置出現(xiàn)故障會(huì)影響整個(gè)供電系統(tǒng)正常運(yùn)行，水輪發(fā)電機(jī)所配置勵(lì)磁裝置屬于重要組成部分，在整個(gè)發(fā)電機(jī)組中對(duì)直流電進(jìn)行調(diào)控，保證整個(gè)供電設(shè)備穩(wěn)定安全。水輪發(fā)電機(jī)設(shè)備含有固定端口，用以穩(wěn)定整個(gè)系統(tǒng)電壓，以求與日常供電需求相結(jié)合，發(fā)電機(jī)內(nèi)部端口一旦出現(xiàn)無(wú)功功率，將無(wú)法合理運(yùn)行，勵(lì)磁裝置出現(xiàn)故障[1]。文章分析勵(lì)磁裝置主要構(gòu)成，簡(jiǎn)單分析水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置故障原因，并對(duì)處理方式進(jìn)行探討，文章多方面聯(lián)合探討，概括整理處理方式，為水輪發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行提供有效依據(jù)，在遇到故障時(shí)提供些許參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)；勵(lì)磁裝置；故障原因；分析；處理

中圖分類號(hào)：TM312 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）19-0048-02

水輪發(fā)電機(jī)組安全性及穩(wěn)定性將直接影響整個(gè)供電系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行，為保證整個(gè)系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)并且提供優(yōu)質(zhì)電力能源，控制水輪發(fā)電機(jī)組安全性成為至關(guān)重要的條件之一。水輪發(fā)電機(jī)組控制中勵(lì)磁裝置起到至關(guān)重要的作用，因水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置是一種較為復(fù)雜的供電保護(hù)裝置，可保證整個(gè)水輪發(fā)電機(jī)正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)。水輪發(fā)電機(jī)組是一個(gè)集合水力動(dòng)能、機(jī)械勢(shì)能及電力電氣能源于一體的綜合性能源系統(tǒng)，因供電需求多變性，整個(gè)控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)初期遇到較多難點(diǎn)，勵(lì)磁裝置保護(hù)元件選擇方面直接影響整個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定性。

1 勵(lì)磁裝置簡(jiǎn)介

所謂勵(lì)磁系統(tǒng)指的是發(fā)電機(jī)的核心構(gòu)造，屬于電力系統(tǒng)的側(cè)重部件之一。勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)流暢，能夠有效提高發(fā)電機(jī)的安全水平，持續(xù)穩(wěn)定輸出電力。如果發(fā)電機(jī)當(dāng)中的勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)生故障，需要分析故障出現(xiàn)的影響已泥塑，同時(shí)進(jìn)行開(kāi)環(huán)試驗(yàn)。通過(guò)具體的查驗(yàn)以及檢修，能夠有效消除發(fā)電機(jī)當(dāng)中的潛藏問(wèn)題，并且不斷累積故障處理的經(jīng)驗(yàn)與技巧。勵(lì)磁系統(tǒng)主要包括全控整流器、起勵(lì)滅磁回路、變壓器、操作信號(hào)回路以及調(diào)節(jié)器等部分。調(diào)節(jié)器有著自動(dòng)通道，微機(jī)能夠模擬電路來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，不同的通道能夠相互切換或者是跟蹤。通常條件下，微機(jī)負(fù)責(zé)主通道的檢測(cè)以及調(diào)節(jié)，從而確保機(jī)端電壓還有無(wú)功功率的穩(wěn)定，模擬通道則處于備用狀態(tài)，輸出值需要跟蹤微機(jī)工作的狀態(tài)[2]。一旦發(fā)現(xiàn)微機(jī)發(fā)生硬件問(wèn)題或者是軟件問(wèn)

題，系統(tǒng)就能夠自動(dòng)從微機(jī)通道過(guò)渡到模擬通道。通道的自動(dòng)調(diào)節(jié)，主要是軟件負(fù)責(zé)的，無(wú)功功率能夠現(xiàn)地調(diào)節(jié)或者是遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)器同監(jiān)控單元相連接，確保監(jiān)控系統(tǒng)能夠監(jiān)控調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)，維持機(jī)組的穩(wěn)定安全運(yùn)行。起勵(lì)應(yīng)用殘壓起勵(lì)同時(shí)將直流電源當(dāng)作輔助，設(shè)有自動(dòng)模式以及手動(dòng)模式。滅磁應(yīng)用逆變滅磁或者是滅磁開(kāi)關(guān)滅磁，在機(jī)組停機(jī)的時(shí)候，發(fā)電機(jī)跳閘之后逆變滅磁，如果機(jī)組遭到?jīng)_擊則提供逆變保護(hù)動(dòng)作，在發(fā)電機(jī)事故或者是過(guò)電壓保護(hù)的時(shí)候都跳滅磁開(kāi)關(guān)。

2 故障原因分析

對(duì)于勵(lì)磁裝置故障方面分析中，此種發(fā)電機(jī)開(kāi)機(jī)正常工作時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子中剩磁與副繞線組中產(chǎn)生剩磁電壓，產(chǎn)生的剩磁電壓及電流通過(guò)電機(jī)中整流器進(jìn)行整流給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁用，將轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)進(jìn)行加強(qiáng)，提升剩磁電壓，重復(fù)進(jìn)行此流程發(fā)電機(jī)空載電壓可在較短時(shí)間內(nèi)建立。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生負(fù)荷之后，所產(chǎn)生的電流由復(fù)勵(lì)變流器進(jìn)行一次側(cè)繞組，使二次側(cè)有交流電產(chǎn)生輸出。發(fā)電機(jī)正常工作狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)中主與副繞組順序是相同的，因此主、副兩組繞組產(chǎn)生的電流進(jìn)行疊加之后，可以使輸往硅整流器的交流電源變?yōu)橐唤M三相平衡并根據(jù)發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的負(fù)荷加大或減小，依據(jù)負(fù)荷功率等情況變化的三相電源。簡(jiǎn)單說(shuō)，發(fā)電機(jī)負(fù)荷工作時(shí)，勵(lì)磁電流是由福繞組所提供固定勵(lì)磁電流與復(fù)勵(lì)變流器中復(fù)勵(lì)電流兩部分組成。此類型發(fā)電機(jī)除了在所承載負(fù)荷極限值發(fā)生改變時(shí)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流大小，還在負(fù)荷性質(zhì)產(chǎn)生變化時(shí)候同樣的進(jìn)行勵(lì)磁電流大小調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)單說(shuō)就是“恒壓”功能[3]。通常情況下發(fā)電機(jī)工作出現(xiàn)異常，我們根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理會(huì)判斷為是發(fā)電機(jī)中勵(lì)磁系統(tǒng)中個(gè)別接線位置樁頭松動(dòng)或脫落所導(dǎo)致。根據(jù)上述情況，此種類型發(fā)電機(jī)主、副兩組繞組三相的相序排列必須一致，若不一致，發(fā)電機(jī)負(fù)荷工作時(shí)，由復(fù)勵(lì)變流器產(chǎn)生的勵(lì)磁源會(huì)和副繞組所產(chǎn)生勵(lì)磁源相序沖突，兩者之間進(jìn)行疊加后其絕對(duì)值與相序相同時(shí)幅度大幅縮小，三相相位角肯定不會(huì)相等。輸往整流器的交流勵(lì)磁源，屬于三種相互不對(duì)稱的交流電源，造成整流其輸出不穩(wěn)定的直流勵(lì)磁電流，這種不穩(wěn)定的直流勵(lì)磁電流的絕對(duì)值會(huì)伴隨發(fā)電機(jī)承載負(fù)荷的增大而減小，不穩(wěn)定因素增大，致使發(fā)電機(jī)主磁場(chǎng)，功能異常，從而無(wú)法正常工作。

3 勵(lì)磁裝置故障分析與處理

例如水輪發(fā)電機(jī)組內(nèi)設(shè)勵(lì)磁裝置，內(nèi)部功率在1200kW左右，該裝置歸類于自并立類，具備勵(lì)磁電壓，一般在80V左右，自行設(shè)置240A電流，勵(lì)磁裝置自帶調(diào)節(jié)設(shè)備，根據(jù)測(cè)試對(duì)比模塊、既定特有觸發(fā)模塊等內(nèi)部模塊構(gòu)造，運(yùn)行中使用到的模塊，能夠依照電壓數(shù)據(jù)經(jīng)整個(gè)電流屬性濾波調(diào)控從而獲得整個(gè)電流系統(tǒng)電壓控制信號(hào)。上述步驟完成后，再次將該信號(hào)轉(zhuǎn)送到觸發(fā)模塊張志，以完成現(xiàn)有脈沖，另外還可調(diào)控可控硅內(nèi)的導(dǎo)通角[4]。整個(gè)勵(lì)磁裝置含有移動(dòng)觸發(fā)裝置，經(jīng)過(guò)信息輸出源頭，用以管控信號(hào)承載電壓信息。重復(fù)配置單元多攜帶的單一屬性電壓及電路中生成的鋸齒形電壓，可有效獲取等幅度脈沖，該信號(hào)能夠完成現(xiàn)有相位操作。主體電路攜帶自行接納信號(hào)的整流橋，遇到整流性元件時(shí)能夠自動(dòng)觸發(fā)，此時(shí)如遇到識(shí)別范圍內(nèi)無(wú)功波動(dòng)，并且可預(yù)計(jì)出該無(wú)功波動(dòng)是否為常規(guī)慣性波動(dòng)及既定路線，則可判定勵(lì)磁設(shè)備出現(xiàn)故障，應(yīng)立刻將水輪發(fā)電機(jī)停止操作，協(xié)調(diào)各路線，進(jìn)行檢查維修。

最有效可行處理方式就是依照開(kāi)環(huán)特性進(jìn)行整體測(cè)試，測(cè)試前應(yīng)該將轉(zhuǎn)子一側(cè)配有的直流屬性按鈕或者關(guān)聯(lián)開(kāi)關(guān)陽(yáng)極開(kāi)關(guān)打開(kāi)將整個(gè)設(shè)備連接于預(yù)設(shè)電壓電源中。經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)好的調(diào)壓裝置，將整個(gè)流橋交流側(cè)連接于勵(lì)磁裝置中，另外將可控硅一側(cè)直流電源連接適當(dāng)?shù)暮奢d電阻。該操作過(guò)程中，調(diào)壓設(shè)備應(yīng)與串聯(lián)于端子排，形成機(jī)端取代性配件，用來(lái)顯示互感器產(chǎn)生數(shù)據(jù)。將端子排自帶感應(yīng)器內(nèi)線路拆卸后，調(diào)節(jié)完整調(diào)整裝備，以保證100V測(cè)定電壓。完成操作后，將陽(yáng)極開(kāi)關(guān)電壓調(diào)至最高，并上升至最高許可數(shù)值內(nèi)。查看示波設(shè)備，對(duì)直流電壓波形進(jìn)行識(shí)別。如電壓超出預(yù)定范圍應(yīng)持續(xù)調(diào)節(jié)現(xiàn)有直流電壓。對(duì)產(chǎn)生波形對(duì)稱位進(jìn)行標(biāo)記，該劃定點(diǎn)都可提高現(xiàn)有穩(wěn)定狀態(tài)，這表示測(cè)定情況正常。該機(jī)組內(nèi)，測(cè)定的勵(lì)磁變化型電壓與輸入屬性電壓相接近，不需要選用兩種預(yù)設(shè)自耦調(diào)壓器，與電線連接后，將測(cè)定時(shí)專用開(kāi)關(guān)閉合，提高現(xiàn)有電壓數(shù)值，另外該操作同時(shí)使用鉗形電流表用以測(cè)算精準(zhǔn)電流一到兩次。在測(cè)定時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)路境內(nèi)含有電壓，但是并未升至40V左右時(shí)，可明確該過(guò)程中預(yù)設(shè)電流以提高至10A左右，該狀態(tài)下，調(diào)壓器出現(xiàn)過(guò)熱狀態(tài)，并未預(yù)設(shè)出慣常試驗(yàn)數(shù)據(jù)。但是電路配置調(diào)壓設(shè)備一旦超過(guò)40V，因內(nèi)部干預(yù)可控硅，出現(xiàn)無(wú)法導(dǎo)通情況；直流回路無(wú)法進(jìn)行，并沒(méi)有形成完成電流回路工作。調(diào)壓器承擔(dān)回路中只包含三種屬性交流回路方式，一旦發(fā)現(xiàn)存在偏差較大的電流時(shí)間，應(yīng)立即將交流回路當(dāng)成負(fù)載，該過(guò)程存在問(wèn)題[5]。本源成因方面，可以將原因分為二極管配置存在公共側(cè)，因此才能出現(xiàn)銜接地表的狀態(tài)，另外整個(gè)流橋所提供零式整流限制縮短調(diào)壓器現(xiàn)有承擔(dān)負(fù)載，以至于增加現(xiàn)有固定電流。應(yīng)選擇萬(wàn)用表進(jìn)行回路檢查，該情況下一旦發(fā)現(xiàn)整流橋存在負(fù)端情況，應(yīng)與地表銜接。拆除銜接中控室中所含多重表線。提高現(xiàn)有器材內(nèi)電壓數(shù)值，應(yīng)資產(chǎn)恢復(fù)至常規(guī)電流數(shù)值。水輪發(fā)電機(jī)內(nèi)的電氣設(shè)備，應(yīng)經(jīng)過(guò)常規(guī)慣性除灰操作，預(yù)設(shè)的灰塵清除將內(nèi)含性配電線路進(jìn)行針對(duì)性清掃，另外對(duì)于附件型微小配件著重清除灰塵，這樣電力內(nèi)部存在部件就不存在接地情況，保證安全性[6]。

綜上所述，水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置一般為功率型及管控型兩種，勵(lì)磁功率屬型裝置能夠供給發(fā)電機(jī)所需直流裝置，完成直流屬性構(gòu)建磁場(chǎng)，管控型裝置則屬于調(diào)控設(shè)備，可以識(shí)別水輪發(fā)電機(jī)整個(gè)慣性或常用性電流情況，一旦出現(xiàn)故障，可有效進(jìn)行管理調(diào)控，以保證整個(gè)水輪發(fā)電設(shè)備運(yùn)行安全穩(wěn)定，就目前手段及分析現(xiàn)狀顯示，對(duì)于解析及維護(hù)該類勵(lì)磁裝置所使用到的方式目前較為單一，因此應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行該類故障探討研究，注重故障處理方式，以探討更為科學(xué)可行的維修處理方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳植豐.水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁故障探討[J].文摘版：工程技術(shù)，2015（10）：103.

[2]李軍偉，侯賽，王靚，等.水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變保護(hù)動(dòng)作原因分析及處理[J].電力安全技術(shù)，2016，18（7）：14-15.

[3]李卓晟.關(guān)于水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁事故原因的剖析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015，12（21）：78-82.

[4]黃宜勤.某電站水輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)故障的分析及處理[J].小水電，2015，2（4）：48-49.

[5]周文龍.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析與處理探究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016，1（9）：129-130.

[6]曾劍英.關(guān)于水電站勵(lì)磁系統(tǒng)故障原因分析及對(duì)策探討[J].工程技術(shù)：文摘版，2016，23（11）：227-228.