探討水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置的調(diào)試與檢修

鄭黎翔

摘要：本文針對(duì)發(fā)電機(jī)微機(jī)勵(lì)磁裝置現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和檢修以及運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析和探討，并提出了詳盡的解決方案，對(duì)電站運(yùn)行和檢修人員具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：微機(jī)勵(lì)磁 ?調(diào)試 ?檢修 ?故障分析

引言：同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩部分組成，它們和同步發(fā)電機(jī)結(jié)合在一起就構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，稱為勵(lì)磁控制系統(tǒng)。 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的三大基本任務(wù)是：穩(wěn)定電壓，合理分配無(wú)功功率和提高電力。勵(lì)磁裝置是發(fā)電機(jī)的主要輔機(jī)，其性能好壞直接關(guān)系到電力生產(chǎn)的可靠性。

1.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置不能正常升壓

福建古田溪水電廠使用的勵(lì)磁裝置是廣科院EXC9000勵(lì)磁系統(tǒng)，該勵(lì)磁系統(tǒng)在機(jī)組大修后，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控發(fā)出開(kāi)機(jī)升壓命令后，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓實(shí)際值無(wú)變化，或者機(jī)端電壓先上升后又回落接近零，導(dǎo)致啟勵(lì)失敗，其出現(xiàn)的原因分析及處理方法主要有以下四個(gè)方面。

1.1硬件方面原因

起勵(lì)回路不正常、初勵(lì)控制繼電器或初勵(lì)接觸器沒(méi)有動(dòng)作、滅磁開(kāi)關(guān)來(lái)的強(qiáng)制停機(jī)令或封脈沖、功率柜刀閘未合、水電無(wú)大于 95%轉(zhuǎn)速令接入、脈沖回路問(wèn)題（脈沖回路配線問(wèn)題，切脈沖開(kāi)關(guān)斷開(kāi)）、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器沒(méi)有接收到開(kāi)機(jī)令（外部開(kāi)關(guān)量配線錯(cuò)誤）以及機(jī)端短路。

1.2軟件方面原因

主要為設(shè)置錯(cuò)誤及指令錯(cuò)誤

1.3對(duì)起勵(lì)失敗的處理過(guò)程需要嚴(yán)格按照順序排查

如起勵(lì)后有沒(méi)有異常、起勵(lì)接觸器是否動(dòng)作 、發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在起勵(lì)后電壓上升后又回落、起勵(lì)時(shí)起勵(lì)按鈕接通的時(shí)間短，不足以使發(fā)電機(jī)建立維持整流橋?qū)ǖ碾妷骸Ｐ璞３置姘迳掀饎?lì)按鈕持續(xù)接通5S以上。

1.4發(fā)電機(jī)殘壓低

發(fā)電機(jī)殘壓太低，卻仍然投入“殘壓起勵(lì)”，這樣即使按起勵(lì)按鈕超過(guò)5S，也不會(huì)起勵(lì)成功。需切除裝置的“殘壓起勵(lì)”功能，直接用輔助電源（直流電源）起勵(lì)。

2. 勵(lì)磁裝置在運(yùn)行當(dāng)中的故障現(xiàn)象及檢修方法

2.1可控硅的觸發(fā)脈沖對(duì)于勵(lì)磁裝置能否穩(wěn)定地工作起著至關(guān)重要的作用。

此故障現(xiàn)象為勵(lì)磁投入后正常，突然在某工作點(diǎn)勵(lì)磁表記開(kāi)始擺動(dòng)。本廠曾遇到此故障：勵(lì)磁裝置啟勵(lì)至發(fā)電機(jī)額定電壓80%，然后繼續(xù)增磁到大約90%時(shí)，勵(lì)磁表計(jì)開(kāi)始反復(fù)擺動(dòng)，實(shí)驗(yàn)幾次均有此現(xiàn)象發(fā)生。檢查采樣回路，脈沖回路的控制電壓都正常。用示波器觀察脈沖，正常時(shí)為雙脈沖，隨著增磁到上次故障點(diǎn)時(shí)，雙脈沖變成“三”脈沖。即在雙脈沖的第一個(gè)脈沖前沿，又多了一個(gè)時(shí)有時(shí)無(wú)的“虛”脈沖，造成可控硅誤觸發(fā)，造成這個(gè)故障。懷疑是由于現(xiàn)場(chǎng)較長(zhǎng)的導(dǎo)線在電纜溝中形成容性耦合。經(jīng)更換脈沖屏蔽線，并將電纜屏蔽層可靠接地，此現(xiàn)象消除，工作正常。

2.2勵(lì)磁波動(dòng)較大且不穩(wěn)定

勵(lì)磁表記擺動(dòng)較大時(shí)，應(yīng)檢查的項(xiàng)目：勵(lì)磁裝置從運(yùn)行數(shù)值變化規(guī)律無(wú)常，但當(dāng)增減磁時(shí)仍然可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，這是由于移相脈沖的波動(dòng)引起的，首先應(yīng)檢查脈沖的控制電壓U？是否正常。而脈沖的控制電壓U？是由勵(lì)磁量測(cè)值（發(fā)電機(jī)電壓或勵(lì)磁電流）、給定值經(jīng)PID調(diào)節(jié)所輸出的。因此先檢測(cè)勵(lì)磁裝置的電源是否正常。再分別檢查給定值，勵(lì)磁量測(cè)值兩路信號(hào)是否正常。其次，當(dāng)勵(lì)磁整流波形脈動(dòng)成分較大時(shí)，勵(lì)磁表記抖動(dòng)明顯。用示波器觀察可控硅整流波形，僅能看到4個(gè)甚至2個(gè)可控硅導(dǎo)通波形。出現(xiàn)此類現(xiàn)象大部分情況是由于設(shè)備在使用過(guò)程中由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度地變化，震動(dòng)，氧化作用，使電子元?dú)饧墓ぷ魈匦院秃附訝顟B(tài)都受到一定的影響。因此，除了發(fā)生故障時(shí)及時(shí)修復(fù)外，還要注意平時(shí)定期對(duì)勵(lì)磁裝置進(jìn)行維護(hù)、調(diào)試，及時(shí)更換損壞的元器件。

3.勵(lì)磁變壓器的相序，相位對(duì)于勵(lì)磁裝置的影響

勵(lì)磁裝置對(duì)于可控硅同步信號(hào)有著嚴(yán)格的要求，因此對(duì)于勵(lì)磁變壓器不僅要求相序正確，相位也要正常。在古田溪電廠二級(jí)電站#1機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)試中，水輪發(fā)電機(jī)升至額定轉(zhuǎn)速后，勵(lì)磁啟勵(lì)，發(fā)電機(jī)迅速建壓。但當(dāng)繼續(xù)增磁時(shí)，突然發(fā)電機(jī)過(guò)壓，跳開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)。懷疑勵(lì)磁變壓器接線錯(cuò)誤，造成可控硅整流失控，從而使發(fā)電機(jī)過(guò)壓。這套裝置的勵(lì)磁變壓器為Y/△11接法，將勵(lì)磁變壓器原，次端電纜重新安裝，勵(lì)磁工作正常。

勵(lì)磁輸出從零值上升到整定值之間發(fā)生大幅度擺動(dòng)，其變化特點(diǎn)是當(dāng)增，減磁的量值為一常數(shù)時(shí)，而勵(lì)磁輸出（表記）上下擺動(dòng)，甚至?xí)r有時(shí)無(wú)。形成以上的故障，也是由于勵(lì)磁變壓器相序錯(cuò)誤造成的，可控硅的觸發(fā)脈沖與可控硅的陽(yáng)極電壓不同步，此時(shí)的可控硅的導(dǎo)通角的大小由脈沖發(fā)出的時(shí)刻決定的，而是否導(dǎo)通則取決于陽(yáng)極電壓的極性。

對(duì)于勵(lì)磁變壓器的相序，相位錯(cuò)誤，可用示波器，相序表進(jìn)行檢查。也可以測(cè)母線與勵(lì)磁變壓器原端的電壓差，同相時(shí)應(yīng)無(wú)電壓，異相時(shí)則顯示出電壓差，如此依次測(cè)量即可找出故障點(diǎn)并順利解決。

4. 發(fā)電機(jī)不能正常滅磁

發(fā)電機(jī)同電網(wǎng)解列后，勵(lì)磁裝置要把勵(lì)磁繞組的磁場(chǎng)盡快地減弱到盡可能小的程度。有利用可控硅橋逆變滅磁，利用放電電阻滅磁，利用非線形電阻滅磁等滅磁方式。在逆變的方式下，逆變失敗不能有效降低勵(lì)磁電流。逆變滅磁就是將可控硅的控制角后退到逆變角，使整流橋由“整流”工作狀態(tài)過(guò)渡到“逆變”工作狀態(tài)，從而將轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中儲(chǔ)存的能量消耗掉。

5.勵(lì)磁電流與勵(lì)磁電壓不成比例

勵(lì)磁電壓正常，勵(lì)磁電流偏低，并出現(xiàn)局部發(fā)熱現(xiàn)象。這種故障一般是由于轉(zhuǎn)子回路阻值增大所致。如可控硅整流回路的銅排，分流器，以及轉(zhuǎn)子電纜之間的連接接觸不好，導(dǎo)致有高溫跡象。另外就是集電環(huán)和碳刷有效接觸面積減小而使接觸電阻增大。勵(lì)磁電流正常，勵(lì)磁電壓偏高。用示波器觀察可控硅整流波形，可看到有交流波形。這是由于整流橋中的個(gè)別可控硅短路，把交流成分加到直流輸出端。因此，電壓表上顯示的是兩種電壓的疊加值，所以要高于正常勵(lì)磁電壓值。

6.結(jié)束語(yǔ)

在工作現(xiàn)場(chǎng)會(huì)面對(duì)各種千差萬(wàn)別的故障和現(xiàn)象，相信在問(wèn)題面前，只要能夠進(jìn)行仔細(xì)的分析，層層分解，就能夠?qū)Ω鞣N的故障進(jìn)行圓滿地解決。

參考文獻(xiàn)

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