發電機勵磁系統及常見故障分析

尤 楠

（哈爾濱熱電有限責任公司，黑龍江哈爾濱150046）

1 前言

勵磁系統作為發電機的重要組成部分，良好的勵磁系統可以有效的保證發電機運行的可靠性和穩定性，并提高發電機及電力系統的技術經濟指標。但在發電機勵磁系統運行過程中容易出現一些常見故障，這必然會對電力系統運行的穩定性帶來不利影響，因此需要針對這些常見故障進行分析，并積極采取有效措施加以解決，進一步保證勵磁系統的穩定運行。

2 發電機勵磁系統概述

勵磁系統作為發電機的重要組成部分，其為發電機提供勵磁電源。通常情況下勵磁系統由勵磁功率輸出部分和勵磁控制部分兩部分組成。由勵磁功率輸出部分為發電機磁場繞組提供勵磁電流，由勵磁控制部分來對勵磁功率單元的輸出進行控制，保證發電機系統運行的安全性。發電機勵磁控制系統作為一個反饋控制系統，具體控制過程中需要由勵磁控制器來對PT信號進行檢測，獲得發電機機端電壓，并計算出機端電壓與參考電壓的電壓差，并經過綜合放大環節來實現對機端電壓的有效控制。

3 發電機勵磁系統常見故障及解決對策

3.1 發電機無法起壓及解決措施

發電機勵磁系統的中勵磁電壓的建立需要以剩磁作為主導元素，當系統中剩磁缺乏或是沒有的情況下，則無法建立勵磁電壓，從而導致發電機出現無法起壓故障。這種故障多發生在新安裝的發電機中，這與新安裝的發電機勵磁系統中剩磁少及勵磁容易消失具有直接的關系。當發電機勵磁系統設備運行檢修過程中，一旦出現操作不當，也會導致發電機勵磁系統中的剩磁被削弱，甚至消失，引發發電機電壓故障。另外，在針對勵磁系統進行直流電通電試驗時，一旦勵磁回路沒有斷開，則會導致系統中電流磁通和剩磁通反向流動，造成發電機勵磁系統中剩磁減少。

針對于發電機勵磁系統無法起壓故障進行處理時，需要在安裝新發電機時檢查剩磁情況，通過采取相應的操作檢查時要觀察具體的運行情況，一旦發現無法起壓時，則要檢查勵磁回路接線和電刷等部位。當檢查沒有問題，同時勵磁電壓表上有細微變化時，則表明勵磁組存在接線方向錯誤的問題。在具體檢修養護過程中，需要采用標識管理法來對檢修工作進行管理，避免出現接線錯誤的情況發生。另外，還要加強對電阻測量試驗的管理。

3.2 發電機勵磁系統失磁及處理

在發電機勵磁系統故障中，失磁故障是較為常見問題，即在發電機運行過程中勵磁電流消失，轉子磁場消失，引發失磁故障發生。在發電機勵磁系統出現失磁故障時，發電機電壓值會出現搖擺不定的現象，轉子電壓和電流出現異常，功率出現不穩定現象，功率表指示通常會低于正常指示值，無功表指標則為負。

當發電機勵磁系統出現失磁故障時，由于通常情況下處于電網中的發電機容量占比較多時容易發生這類故障，從而導致電網電壓出現問題，影響電力系統的穩定運行。這種情況下，立即斷開發電機與電網的連接，關停發電機，并對發電機進行檢修。對于電網中發電機容量占比較小情況下，可以聯網對發電機失磁故障進行檢修。

3.3 發電機勵磁系統勵磁機碳刷有火花

當勵磁機碳刷火花故障發生時，會對勵磁系統中相關設備的使用壽命造成嚴重的影響。在實際勵磁系統運行賽程中，勵磁機碳刷出現火花的原因主要來自于三個方面，即電磁問題、機械設備問題及電化學問題。在具體運行中，勵磁機電磁出現換向情況時，碳刷容易出現電流密集問題，一旦電流密集達到一定程度必然會導致火花產生。換向器在長時間的運行過程中必然會存在一定的損耗，當磨損較為嚴重或是換向片絕緣出現凸起時，碳刷會有火花產生。當刷握位置安裝不合理或是碳刷型號不匹配時，也會產生火花故障。由于在實際運行過程中，碳刷與換向器表面有電解反應發生時，換向器表面會出現破損情況，導致火花產生。

針對于勵磁機碳刷火花故障，需要做好日常維修和檢修工作，及時對換向器表面進行清潔和養護，并利用壓降法來檢查碳刷運行情況，重視科學選用設備材料，以此來降低碳刷出現火花故障的幾率。

3.4 發電機轉子兩點接地

在發電機運行過程中，導致發電機轉子一點接地故障發生的原因較多，但當一點接地故障發生時，機組仍然可以繼續運行。一旦勵磁電流或是轉子繞組回路中任何一處出現兩點接地情況時，發電機斷路器則會跳閘。而且出現兩點接地時，發電機盤上提示光字牌亮，轉子電流則會快速升高，發電機無功功率減小，發電機會出現劇烈振動等，其所帶來的危害十分嚴重。因此當發現發電機轉子有一點接地故障發生時，則需要及時對接地點進行查找，并采取措施加以消除。而且在發電機運行過程中，還需要積極采取有效的措施來預防勵磁系統和轉子繞組兩點接地故障的發生。具體可以將絕緣監測裝置安裝在發電機勵磁回路中，定期測定發電機勵磁回路中的絕緣電阻，及時清除出現的一點接地故障。

4 結束語

由于勵磁系統運行的穩定性直接關系到發電機及發電力系統的可靠運行。因此在實際發電機運行過程中，需要做好發電機勵磁系統的維護工作，針對一些常見故障積極采取有效的措施加以預防，并全面提高故障處理能力，保證勵磁系統正常的運行，為發電機及電力系統運行的穩定性和安全性提供重要的保障。