火力發電廠發電機勵磁系統常見故障分析

喬艷兵

（京能集團山西漳山發電有限責任公司，山西 長治 046021）

0 引 言

電力是關系到人們日常生活和國民經濟快速發展的支柱性行業，將勵磁系統應用到電力中具有舉足輕重的作用，有助于確保電力供應的穩定性。近年來，我國電力資源消耗量呈現出逐年下降的趨勢，以燃煤為原料的火力發電廠在電力企業中占據主導地位。鍋爐產生的高溫高壓蒸汽有助于帶動汽輪機的轉動，發電機能將汽輪機產生的機械能快速轉化為電能。勵磁系統作為一類供給同步發電機電源的系統，是構成發電機的重要組成部分，其安全可靠運行，對確保火力發電廠和發電機正常運轉具有重要作用。

1 勵磁系統介紹

勵磁系統的功能包括無功分配、電壓控制、電力設備安全運行以及電力穩定性等，通過了解靜態勵磁系統可知，勵磁電源來源于發電機的機端位置處。勵磁變壓器中的輸入電壓從發電機端的電壓降至整流單元來獲取，晶閘管跨界器、滅磁電阻和磁場斷路器共同構成滅磁回路。與勵磁調節器有一致功能的是接口電路，被廣泛應用于控制和測量信號的電隔離中。勵磁系統在實際的使用過程中實現了對硅整流器的有效運用，通過對勵磁電流進行有效控制，完成對同步發電機端電壓的有效控制，系統由可控硅整流器單元、勵磁調節器、勵磁變壓器、滅磁單元及起勵單元構成[1]。勵磁調節器主程序見圖1。

圖1 勵磁調節器主程序

2 火電廠發電機勵磁系統的作用

勵磁系統由勵磁控制和勵磁功率輸出兩部分構成，不僅能為發電機廠提供支流電流，并且還完成了對發電機支流磁場的建立。通過有效控制勵磁，有助于確保發電機的正常運行，當發電機出現故障后，能有效調節勵磁電流，確保發電機的安全運行。發電機勵磁系統的作用主要表現在以下四個方面。第一，電壓控制功能。為了確保發電機的正常運行，做好電壓控制工作具有必要性。應保證系統在正常運行狀態下，為發電機提供勵磁功率，并結合不同的負荷情況，有效調節勵磁電流的大小，以實現對電壓給定水平的有效維持。第二，無功分配。需要對勵磁系統中發電機組的無功功率進行合理分配，充分發揮調節系統的作用，以實現對發電機組中功率因數、電流及無功功率參數的有效控制。第三，確保電力設備的安全運行。在電力設備運行過程中，要提升系統的動態穩定性和靜脈穩定性。一旦發電系統出現短路故障情況，需要及時將故障切斷，有效維護電力系統中的電壓，以便加速電壓的快速恢復，確保電力設備運行的安全性[2]。

3 火力發電廠發電機勵磁系統常見故障分析

3.1 發電機無法起壓

發電機在實際運行過程中經常會出現無法起壓的情況，分析發電機起壓情況可知，與剩磁過少有直接關系，并且系統在實際維修過程中還會出現嚴重的接線錯誤現象，影響設備啟動瞬間電流傳輸效果，剩磁消失現象明顯，導致發電機在實際運行過程中無法完成電壓建立工作。

3.2 發電機失磁

火力發電機在實際使用過程中發電機失磁現象較為常見，該種現象產生受發電機運行中的校正器電流增大影響較大，導致電子電壓表出現異常指示情況。若指針為0時，會促使汽輪機轉速頻率增加，進而引發發電機出現嚴重的異常轉動現象。

3.3 發電機轉子兩點接地

發電機作為一類電氣設備，是火力發電廠中的重要組成部分，在實際使用過程中，主要是通過煤炭燃燒來提供能量，并將能量轉化為電能。在此作業環境下，發電機在實際的運行過程中會出現明顯的積灰現象，再加之發電機中的轉子槽口處出現絕緣損壞現象，增加了接地事故的發生概率。由于發電機在實際運行過程中出現轉子繞組一點或兩點接地情況，進而對發電機的安全穩定運行造成了較大影響，使得電網的安全性下降，對用戶安全使用造成了極大的危害[3]。

3.4 自并勵磁系統故障

發電廠在實際運行過程中，通過檢測發電勵磁互感器出現明顯的電流突變情況，并且在較短時間內促使勵磁互感器達到了飽和狀態，差動保護動作于40 ms后出現。在10 ms后，勵磁開關呈關閉狀態，引發跳機情況的產生。通過對系統故障進行分析可知，事故發生在B相回路位置處，短路電流存在于電流互感器中，高壓繞組和電流互感器也會參與其中，引發故障的產生。另外，勵磁變電動力在實際的運行過程中，會出現超出系統穩定所能夠承受的極限，導致絕緣裝置出現明顯的開裂和高壓繞組出現移位等現象。

4 火力發電廠發電機勵磁系統故障產生的原因

通過分析發電廠中電網的運行情況可知，由于機組長期處于孤網當中，磁場在旋轉期間，若整個磁場均是按照同一個速度進行旋轉，磁場中的轉子旋轉主要是按照以下角度進行運轉，即Wc=Wo-Wr。其中，Wo代表定子側電源的電角速度，Wr代表轉子旋轉中所產生的電角速度，Wc代表與磁場相對應的旋轉速度。定制電流與轉子的勵磁電流之間存在著較大關聯，要求相關工作人員應重視兩者之間的關系?；鹆Πl電廠的實際運行情況包括以下幾方面內容。第一，電網容量會出現過小情況，并且在實際運行過程中極易受到其他因素的影響，引發各種不平衡問題。第二，發電機在實際的運行過程中，始終處于低頻狀態，需要將發電機的頻率控制在48.3 Hz左右。第三，發電機在實際的運轉過程中電壓處于過低狀態，并且其運轉工作還會對后續的運轉造成極大的影響。從以上分析中可以看出，各種問題的產生與電網中的壓力過于薄弱有直接關系，其中負荷不平衡問題是造成電網壓力過于薄弱的主要原因。

5 火力發電廠發電機勵磁系統故障處理措施

5.1 發電機無法起壓故障處理

勵磁系統故障是火力發電廠在實際運行過程中一種常見故障現象，增加了發電機無法起壓故障發生的概率，對發電機穩定運行造成了較大的影響。在處理發電機無法起壓故障時，要求設備維護人員在對設備進行檢測和維修時，有效解決勵磁線路的連接狀態，對勵磁線路故障進行有效判斷，以便充分了解故障的發生位置。為了避免線路的接線出現錯誤而導致電流傳輸形成回路情況，而造成剩磁消失。在對線路進行檢查前，需要將回路電路切斷。當檢測工作結束后，再將回路恢復，以確保發電機能夠實現穩定運行[4]。

5.2 發電機失磁故障處理

發電機出現嚴重的失磁故障，與電網電壓速度和供電質量下降有直接關系。由于電壓降低的時間較快，引發電網出現嚴重的震蕩現象，引發大范圍停電事故的產生，對用戶的安全用電造成了較大影響。因此，需要有效分析對用戶安全使用造成的危害，及時處理出現的故障。為了確保故障發電機能夠盡快脫離于發電機組，應采用隔離停機方法，加強發電機組的檢修及維護工作[5]。

5.3 發電機轉子兩點接地故障處理

發電機轉子兩點接地故障的產生，對發電機組造成的危害較大。故障維護人員在進行故障處理時，需要對設備進行日常的維護和巡檢，降低發電機兩點接地故障發生概率。同時，還需要加大對接地故障處理的力度，將絕緣監測裝置安裝到發電機的勵磁回路中，對發電機中存在的故障進行及時處理，以確保發電機的安全穩定運行，提升發電機的作業安全性和穩定性。另外，在進行發電機的日常維護工作時，需要對勵磁回路絕緣電阻和發電機中的轉子接地情況進行有效檢測，以確保發電機組的穩定運行，促進發電機運行質量的提升，有效解決發電機轉子兩點接地的故障問題[6]。

5.4 自并勵磁系統故障處理方法

在使用實驗檢測對故障進行檢修時，應全面掌握感應電壓情況。首先，為了提升勵磁變壓器質量控制效果，應提升系統的穩定性。其次，需要有效檢查電流互感器，并做好重新安裝工作，改變傳統的澆筑式原理，以提升系統的整體運行效果和運行質量。再次，還需要有效評估電流互感器的布置情況，確保電流互感器維護工作的有效實施，確保各項維護工作的順利實施和開展。最后，取消絕緣隔板，引發故障的產生，絕緣隔板并不是主要因素，由于環氧板自身的吸潮性能較好，應做好特殊的分析，以確保安裝位置選擇的合理性。從整體安裝情況上來看，引發潮濕現象的產生的原因是絕緣隔板未能將自身的絕緣作用充分發揮出來，受潮濕影響，是導致電氣絕緣效果不好的主要原因。

6 故障解決方法

在處理火力發電廠發電機勵磁系統故障時，應保證勵磁回路的接線有較高的準確性，并將標識牌和掛標貼在線頭上，避免相關問題的產生。另外，在開展直流電阻實驗時，需要在實驗開始前將回路徹底斷開，待所有實驗檢查工作結束之后，再重新接通回路。若所有的線路無法斷開，應保證勵磁器與直流電之間接觸方式的合理性，深入檢查發電機的起勵電源，保證系統整體運行的穩定性。當所有的檢測工作結束之后，相關人員需要對發電機的運行狀態進行測試，當確保各項指標均穩定后，方可應用到實際工作中。

7 結 論

火力發電廠發電機在實際運行過程中，勵磁系統故障現象較為常見，對發電機和電能的安全穩定運行造成了較大影響。因此，需要有效解決火力發電廠中發電機勵磁系統故障，做好勵磁系統接線檢測工作，確保絕緣監測系統設置的合理性，降低勵磁系統故障發生概率，防止更大范圍電力故障現象的產生，確保發電企業的穩定性，將故障引發的損失控制在一定范圍內，確保電力企業各項工作的安全穩定運行。