一起無刷勵磁發電機旋轉二極管故障的快速處理

韓學華，田 勇，劉 勇，隋國卿，徐 軍

（1.山東壽光巨能特鋼有限公司，山東壽光 262711；2.山東壽光巨能熱電發展有限公司，山東壽光 262711）

1 故障現狀

山東壽光巨能特鋼有限公司有450 m3和1250 m3高爐生產線各1條，分別配備3000 kW和8000 kW的TRT發電機組。2017年11月16日，1250 m3高爐TRT在運行中突然解列停機，經檢查故障信號為發電機無刷勵磁故障。

該設備2011年4月29日投運，運轉時間較長，運行環境灰塵較多，每次檢修時都針對透平機進行檢修，而對發電機及勵磁機未拆檢，只進行用氮氣的吹灰工作，以致AB兩相旋轉二極管表面灰塵太多絕緣降低而損壞。

2 無刷勵磁發電機電路分析

無刷勵磁同步發電機其主要發電機與交流勵磁機、旋轉硅整流器同軸組裝，電流無需電刷來連接。主發電機G和交流勵磁機都是三相同步發電機，其基本原理是一樣的。但它們的結構有所不同，主發電機是旋轉磁極式結構，其定子為三相交流電樞，轉子是直流勵磁繞組；而交流勵磁機則是旋轉電樞式結構，其定子是直流勵磁繞組，轉子是三相交流電樞，兩者電路連接，如圖1所示。

圖1 發電機電路連接示意圖

交流勵磁機是無刷同步發電機勵磁系統的主要部分。交流勵磁機的勵磁繞組由主發電機的電壓調整器的輸出來供電。當機組運轉時，交流勵磁機發出三相交流電經三相橋式旋轉硅整流器整流后，給主發電機勵磁繞組提供勵磁電流。旋轉整流器是無刷同步發電機的“心臟”，由于主發電機轉子勵磁繞組、旋轉整流器和交流勵磁機的電樞都在同一軸上旋轉，彼此處于相對靜止狀態，因此，可用固定連接線進行連接，不需要電刷、滑環等零件，故不需要維護，運行安全，沒有無線電干擾，而且由于交流勵磁機是一個放大系數很大的環節，故可將調壓器做得小而可靠。因此，這種勵磁方式的同步發電機得到廣泛應用。

從圖1中看出只要給發電機轉子加入直流電源即可，即可使用4只旋轉整流二極管由三相橋式整流電路改變為單相橋式整流電路，如圖2所示。

圖2 發電機勵磁系統連接示意圖

三相橋式整流電路與單相橋式整流電路的同異點是：

（1）都能把交流電變成脈動波形較小的直流電源。

（2）三相橋式整流輸出的直流電壓為2.34倍的交流輸入電壓，流過單只二極管的平均電流為三分之一的勵磁繞組電流，二極管承受的最大反向電壓為2.45倍的交流輸入電壓。

（3）單相橋式整流輸出的直流電壓為0.9倍的交流輸入電壓，流過單只二極管的平均電流為二分之一的勵磁繞組電流，二極管承受的最大反向電壓為1.41倍的交流輸入電壓。

從上述技術參數和二極管的額定工作參數（額定電流300 A，反向工作電壓2000 V），以及最大負荷情況下的勵磁機勵磁電壓60 V、額定勵磁電流6 A，和發電機轉子額定勵磁電壓131 V、勵磁電流210 A分析，三相橋式整流二極管完全可以作為該回路的單相橋式整流二極管使用。

3 處理方法

3.1 把全部二極管進行性能檢測，把4只壞的二極管同相中拆除2只，分別按照二極管特性更換為備用件二極管。

3.2 把同一相中的2只損壞的二極管，把軟引線用絕緣帶包纏后，牢固的綁到相應接線柱上，可靠切斷電路，防止離心力摔斷造成事故。同時也是為了保持勵磁盤動平衡的穩定，杜絕勵磁盤因缺少一只二極管的重量而旋轉振動過大聯鎖停機。

3.3 為彌補單相橋式整流電路輸出直流勵磁電壓偏低的情況，由自動改為手動控制，并查看勵磁控制柜勵磁輸出電壓設定的上限參數60 V、勵磁電流為6 A，之后通過增/減勵磁控制開關手動緩慢增加勵磁，并時刻關注勵磁電流、勵磁電壓和發電機電壓的變化，當發電機電壓升至10.5 kV的額定電壓時，勵磁電壓為20 V、勵磁電流為2 A，緩慢增加至滿負荷時，勵磁電壓為48 V、勵磁電流為4.74 A，未超過設定值，再切換至自動狀態運行。

4 效果分析

通過臨時緊急維修處理（僅耗時3 h），運行后效果良好，達到1250 m3高爐正常生產日發電量15萬kW·h的目標，若按照正常處理要求，緊急采購備件，需派人到制造廠催貨，廠商答復最快時間10天，而通過我們的高效處理方法，節約網供電費15萬kW·h×10天×0.6元/kW·h=90萬元。同時，TRT及時維修完成，能夠保持高爐頂壓穩定，保證爐況的安全順行。

5 結束語

通過電氣技術理論分析，結合實踐經驗，開拓思路，在保證安全的情況下，采用簡易高效快速的方法處理電氣故障，為企業取得了良好經濟效益。