火力發電廠發電機勵磁系統常見問題的分析及處理

付春杰　程鈺

摘要：發電機是發電廠三大主機之一，發電機的勵磁系統是發電機的重要組成部分，是供給發電機電源的系統，對電力系統及發電機本身的安全穩定運行有很大的影響，提高火力發電廠發電機勵磁系統的可靠性，降低故障率，可以實現火力發電廠的高效運行，為電力企業帶來經濟效益。

關鍵詞：火力發電廠;發電機;勵磁系統;問題;處理

一、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，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。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。勵磁系統通過對硅整流器的有效運用來控制勵磁電流，從而完成對同步發電機端電壓的有效控制。

二、火力發電廠勵磁系統常見故障

（一）無法起壓

發電機在正常運行中，如果勵磁系統缺乏剩磁，那么就不能構建勵磁電壓，從而將會直接導致發電機在啟動運行的時候，無法獲取較好的起壓效果。另外發電機運行時不能起壓，勵磁系統缺乏剩磁，主要是由于剩磁過少，設備維修時線路對接出現錯誤，使得設備在啟動時，快速傳輸電流，造成剩磁消失，從而使得發電機運行時難以建立電壓。

（二）發電機勵磁回路接地

發電廠勵磁回路接地故障常因機組內部故障或勵磁系統缺相運行造成，現象表現為轉子絕緣監測指示一級對地電壓降低或為零，另一極對地電壓升高或為轉子電壓，轉子接地裝置報警。

（三）發電機轉子失去勵磁電流

發電機轉子失去勵磁電流即是通常所說的“發電機失磁”現象。發電機失磁會進一步造成發電機與電力系統失去同步，轉子部分區域可能出現高溫，對勵磁系統產生嚴重安全影響。除此之外，發電機失磁也很容易引發電機振動，對發電機整體安全造成影響。

發電機失磁主要表現為定子電流不穩定，電壓降低;轉子電壓電流異常;斷路時，轉子電壓異常升高。此外，伴隨發生的電流增大會引發局部過熱，對發電機自身造成損害。

三、火力發電廠發電機勵磁系統故障處理措施

（一）發電機無法起壓故障處理措施

（1）工作人員在檢修發電機時，要求勵磁系統的回路接線正確，如果需要拆線，建議在線頭上安放指示牌，防止檢修安裝時接線錯誤，導致勵磁回路不正確。

（2）工作人員通入直流電測量電阻時，應斷開勵磁系統勵磁回路，實驗完成后再重新接通勵磁回路;如果不能斷開勵磁回路，需注意直流電與勵磁正反方向的一致性。

（3）建議先檢查火力發電機起勵情況是否正常，查看電源起勵情況與勵磁變運行現象，檢查功率柜工作狀態，確保無誤后再進行后續檢查工序。

（二）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。發生故障時，確定接地點在轉子外部或內部，如在外部則由檢修人員設法消除，如在內部則要盡快停機處理。

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，提升發電機的運行質量，有效避免發電機轉子兩點接地的故障發生，以確保發電機組的穩定運行。

（三）改善技術運行條件

在勵磁系統中，調節器是確保勵磁控制及時性與平穩性的關鍵。首先，采用可靠性良好的調節器。調節器類型主要包括模擬類型的電磁型、半導體型，以及微機型的單片微機型、PLC型、PCC型等。模擬型的功能太過單一，擴展性不良，勵磁保護與限制功能并不健全，極易出現過勵磁或者欠勵磁等現象，對此，需要實時改造并利用微機型的勵磁調節器。在微機型調節器中，單片微機型的價格極具優勢，但是，預算速度比較慢，而且抗干擾性較差，因此在早期使用較為頻繁，現階段主要是用在小型的發電機組中。而PLC型的功能比較健全，可靠性良好，應根據實際情況考慮選用。PCC型則是理想型微機型，具有較高的可靠性，速度較快，可以實現完善的控制功能，是技術改造優先選擇的主要機型。其次，保障勵磁調節器電源的穩定性與可靠性，采取兩路彼此獨立的電源進行供電，其中一路可以采用廠用直流系統。再次，把風冷功率整流器的風機單電源改造成雙電源，以此提高供電的穩定性與可靠性。雙電源工作模式應采用故障自動切換投入模式。在利用雙風機的時候，風機應分別連接不同電源。最后，大型發電機勵磁調節器應采取兩項獨立控制通道，兩通道分別利用單獨的電壓互感器、電流互感器、穩壓電源。通道處于并列運行狀態或者相互備用。

（四）發電機失磁故障處理措施

（1）減載處理。將有功負荷在1.5min內降到40%額定負荷以下，且定子電流不超過額定范圍。

（2）檢查故障點。減載以后尋找勵磁系統具體故障部位，如果15min后依然無法恢復勵磁系統正常運行，建議將發電機停機處理。

（3）如果勵磁系統失磁保護動作跳閘，應立即查明原因，消除故障后重新升壓并列。勵磁系統失磁時如果火力發電廠母線電壓低于95%的額定電壓，電動機就會處于過負荷狀態，建議使用斷電法，啟動備用供電方案。

（五）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。

四、結論

發電廠工作人員應對勵磁系統結構和原理有清楚的認識，掌握基本故障處理技術，出現問題時能夠迅速處理，避免事故的擴大。此外，勵磁系統設備受工作環境的影響，日常運轉中會出現磨損老化、接線松動、信號異常、設備受潮等的問題，發電廠應當做好日常監測和維護工作，同時要確保備用設備能正常切換，還要在停機檢修時對勵磁系統進行全面的隱患排查，對已經出現安全隱患、不適合繼續工作的設備元件應盡快進行維修和替換，對反復出現的故障要綜合分析，并從根本上解決。

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