火力發電廠發電機勵磁系統常見故障分析

王偉

（安徽淮南平圩發電有限責任公司，安徽 淮南 232000）

在勵磁系統運轉過程中，主要為發電機提供所需要的勵磁電流，該裝置屬于大型設備范疇，與整體系統的正常運轉密切相關，與發電機的工作情況密切相關。截止到目前，發電機常見勵磁方式主要包括以下幾種：第一，直流勵磁現象，第二種為靜止勵磁現象。由此形成人們常說的勵磁機，該裝置屬于并激直流發電機。

1 火電廠大型汽輪發電機無刷勵磁系統常見故障分析

1.1 故障的基本情況

某火力發電廠發電機類型為汽輪發電機，總功率為300MW，主要使用的勵磁方式為無刷勵磁。在整體裝置一年的運行過程中，共發生了30次故障現象。后續發電廠鍋爐又出現了爆炸現象，整個系統進入了停機維修狀態。該發電廠借此機會重新實施并網，此時發電機組突然出現跳機現象，故障信號以失磁為主。從跳機時機組的整體功率以及電壓情況可以看出，無功功率出現了大幅度下降，這也充分說明在此種情況之下，電壓下降速度極快。在該項事故發生之后，在沒有開展任何檢查工作的情況下，機組繼續沖轉了3000轉，并對自動模式AVR繼續投入勵磁，此時，當在線電壓升高至13kV之后，AVR通道出現了全部跳閘現象。此時，工作人員采取了應急手段，將發電廠中的所有自動模式改為手動，開展二次起勵工作，發現電壓的升高幅度并不大。測量結果顯示，當定子的磁場電流大于80A時，電壓的數值要低于額定數值很多。另外，從保護記錄中也可以看出，操作人員實施過4次的復歸操作，但無一次成功。從這里也可以看出，由于工作人員的不正確處理，導致機組中的兩接地點同時接地，進而引發了失磁現象。

1.2 系統檢查

首先，在AVR檢查過程中，如果發電機在使用過程中沒有出現功能和硬件故障，但具體的保護裝置設計情況完全不同，其中第二組的設置數量較少，保護深度也相對較低。其次，對電氣系統進行檢查。第一，永磁機。在具體工作過程中，由于電纜的規格和材料存在很多問題，很容易導致永磁機與AVR定子直流側壓降出現不合理情況，甚至還會出現壓降過大等問題。第二，故障錄波器。在工作過程中，由于錄波器沒有對啟動參數進行合理設置，一旦勵磁系統出現故障問題，很難在第一時間內啟動錄波器。第三，電氣保護與整定。由現場調查結果顯示，在故障跳閘過程中，總體邏輯屬于Class A，但由于業主的專業知識不足，很容易將其改變成Class B，這樣一來，跳機時間將會出現大幅度延長。另外，2號機組中的勵磁保護參數要高于AVR，而1號機組則相對較低，這也引發了邏輯上的矛盾。

1.3 故障原因

由該發電廠中的電網運行情況可以知，電廠中的機組始終處于孤網之中，如果整個磁場會按照一定的速度進行旋轉，磁場轉子將會以以下角度度進行運轉：

該式中，w0代表定子側電源的電角速度，wr代表轉子旋轉中的電角速度，wc代表與磁場相對應的旋轉速度。從這里也可以看出，轉子勵磁電流和定制電流之間也存在很大關聯，在工作中相關工作人員應提高重視程度。

該火力發電廠實際運行情況包括：第一，有電網的總容量太小，在運行過程中很容易受到其他因素的影響，最終引起更多不平衡問題的出現。第二，如果發電機始終處于低頻狀態，此時的頻率大概能夠保持在48.3Hz左右。第三，如果發電機的運轉電壓較低，對后續運轉將會出現很大波動。從上述情況可以看出，由于電網壓力過于薄弱，很容易出現新的問題，如負荷不平衡等。

1.4 故障討論

在2號機組工作過程中，容易產生很多質量隱患，通過以往的工作類型來看，如果電壓存在跳頻現象，最終依然會導致跳機現象。另外，在各種因素的共同影響下，轉子絕緣系統也會受到影響，從而容易產生接地故障。另外，接地故障如果發生在事故之前，同樣未得到有效處理，2號機組將繼續處于運行狀態，最終出現兩點接地現象。另外，在跳機之后，工作人員也并未進行深層次檢查，最終導致轉子出現損傷。

1.5 故障處理

首先，對AVR進行改進，在該裝置改進過程中，需要對AVR的使用功能進行檢查，并通過對裝置的有效保護和參數優化，實現整體裝置性能的有效提升。與此同時，還可以與回路電纜結合在一起，對PMG進行實時更換，這樣一來，才能為2號機組提供運行保障。另外，工作人員應與相關設備廠家保持聯系，做到機組運行參數的規范設定，最終提升整個勵磁系統的運行穩定度。其次，對故障錄波器進行改進。在此過程中，需要嚴格按照技術規范進行，并根據發電廠運行的實際情況，對獨立式錄波器進行安裝和調試。

2 火電廠自并勵靜止勵磁系統常見故障分析

2.1 故障基本情況

在某電廠運行過程中，8號勵磁互感器通過檢測發現了電流突變情況，在很短時間內，該勵磁互感器便達到了飽和狀態，并在40ms后出現差動保護動作，又經過了10ms，勵磁開關關閉，導致跳機現象的出現。

2.2 故障原因

從具體的故障錄波圖中可以發現，B相回路是整個事故發生的起始位置，由于電流互感器中存在短路電流，此時勵磁電流互感器及高壓繞組也會參與到其中，為故障發生創造了條件。另外，由于勵磁變電動力已經超出了系統所能承受的穩定極限，導致上半部分的絕緣裝置已經出現了開裂情況，甚至連高壓繞組也出現了移位情況。隨著發電機勵磁系統的不斷運行，故障范圍也會得到進一步擴大，出現這種情況的主要原因：首先，電流互感器的自身穩定性十分有限，很難承受住短路所產生的瞬間電流。其次，由于經過電流互感器的電流越來越大，最終會超出電流互感器的最大電流，引發三相短路情況的出現。

2.3 故障處理

在火力發電廠大面積修復作業開展過程中，除了常規實驗工作的開展之外，還需要通過實驗，對感應電壓進行全面掌握，第一，可以提升考核力度和穩定程度，以此來確保勵磁變壓器的自身質量得到合理控制。第二，勵磁變壓器中的電流互感器需要進行重新安裝和檢查，尤其是高壓側部位的電流互感器，必須改變傳統的澆注式原理，盡管與穩定性關聯并不大，但仍然會出現電場不平衡等問題，對系統的整體運行產生影響。另外，除了對電流互感器的布置情況進行合理評估之外，還要保證維護工作的全面開展，尤其是在整流元件的檢查上提高重視程度，將均流系數控制在0.85以上。第三，可以將絕緣隔板取消，絕緣隔板的設置并不是產生故障的主要原因，但由于環氧板具備較強的吸潮特點，在安裝位置的選擇上也需要進行特殊的分析。整體來看，之前設置的絕緣隔板不僅沒有將隔離作用發揮出來，還會因為潮濕現象降低了電氣絕緣效果，最終產生爬電問題。

3 火力發電廠發電機升不起壓

3.1 故障原因

在具體系統建設過程中，可以將剩余磁量作為誘導因素，如果勵磁系統的電磁量不足時，整個系統也無法形成較高的電壓。此時，如果沒有新的發電機參與到工作之中，磁量的剩余又將進一步降低，甚至還會出現消失情況，從而出現發電機提不起電壓的情況。為了避免這一情況的出現，相關工作人員可以對發電機進行全面檢修。如果出現了接線錯誤問題，在發電機重啟之后，鐵芯中的剩磁方向與繞組中產生的磁通方向剛好相反，這樣一來，剩磁便會完全消失。另外，在實際實驗工作中，例如直流電阻的測定，如果沒有將勵磁回路斷開，直流電流所產生的磁通方向與剩磁方向相反，此時依然會出現剩磁消失情況。

3.2 故障解決方法

在正常檢修工作開展過程中，勵磁回路的接線應保持較高的準確性，還要將拆下來的線頭貼上明確的掛標和標識牌，最終可以將相關問題避免。除此之外，在具體的直流電阻實驗開展時，在實驗開始之前需要將系統中的回路徹底斷開，等到所有檢測工作結束之后再將系統回路進行重接通。如果整個線路不能有效斷開，直流電和勵磁器之間也需要保持正確的接觸方式。其次，還要對發電機的起勵電源進行深入檢查，確保整體運行穩定、功率柜保持正常等。最后，在所有檢測工作全部結束之后，相關工作人員還要對發電機進行運行之間的測試，確保各項指標穩定之后再投入到實際工作之中。

4 結語

綜上所述，勵磁系統的正常與否，與火力發電廠中發電機的運行情況存在直接聯系。為了保證各項工作的穩定開展，工作人員需要對勵磁系統進行定期檢修，一旦出現問題應立即進行解決，從而提升整個機組的運行效率，這也是各個火力發電廠的職責所在。因此，相關工作人員需要積極總結故障經驗，為后續工作的開展提供有利條件。

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