水電廠勵磁系統故障分析及改進措施探討

陳建楷

摘要： 社會的不斷進步、技術的不斷突破、使得水電廠電力生產工作方面提出了更高的要求，水電廠勵磁系統故障分析及改進措施廣泛引起了社會各 界的關注和重視，目前水電廠勵磁系統在運行過程中存在的問題較多，隨著水電廠勵磁系統的不斷發展，提高和優化水電廠勵磁系統具有重大的意義，本 文結合筆者多年的實踐經驗，首先對水電廠勵磁系統運行過程中存在的故障進行了分析，其次通過故障分析對故障問題進行探索，并給出了相關的改進措 施以及處理方法等。

關鍵詞： 勵磁系統;水電廠;改進措施;故障分析

引言

如今水電廠工程的施工質量影響著各行各業的發展，同時電力資源是 我國基礎性能源之一，而且當前人們對物質生活的追求越來越高，為了更 好的滿足人們生活、工作、學習等各個方面的需求，同時大數據、人工智 能等技術的發展， 使得水電廠工程的施工質量越來越高，加大對水電廠勵 磁系統故障分析及改進措施研究，可以有效的提高水電廠電力生產工作進 度和任務完成質量，可以保證水電廠正常供電，滿足人們生活工作學習等 需要，可以提升水電廠電力生產質量[1]。

一、水電廠勵磁系統故障分析研究

水電廠勵磁系統在進行故障分析時，首先應了解熟悉水電廠勵磁系統 的組成部分以及其功能，其組成主要是由調節器以及功率單元組成，主要 的作用是供給同步發電機勵磁電流的電源及其附屬設備，按照水電廠勵磁 系統的組成結構， 因此可以知道其故障主要發生在兩個環節，而在故障處 理上應該具備故障處理的思維，首先要通過各類傳感器得到的信號進行系 統故障錄波，然后再進行第二步，通過采集到的電壓、電流信號，進行勵 磁系統故障識別分析，分析出其故障類型，勵磁系統故障識別的算法常見 的是由人工神經網絡算法，分析水電廠勵磁系統的故障現象不僅要結合用 戶手冊以及勵磁系統圖冊分析勵磁裝置內部原因，而且還要考慮發電機系 統及電網等外部因素的影響。

筆者通過對水電廠近年來勵磁系統發生的多起故障進行分析研究，常 見的故障主要以下幾種：逆變滅磁失敗故障、熔斷器爆裂故障、功率柜故 障、電制動失敗故障、整流電源故障、調節器故障等， 通過對這幾種故障 的分析整合，很多時候都是由于開關的輔助接點接觸不良所造成的故障， 導致勵磁系統故障的原因有以下幾方面：

（1）水電廠勵磁系統的相關控制軟件設計的不夠標準， 設計不夠完善， 在運行過程會會出現系統的問題，比如在開關抖動方面比較欠缺，勵磁控 制軟件在運行的過程中處于重要的地位，因此要加強其研究。作為勵磁系 統開關的輔助接點，更要保證設計的合理性，保證其系統的正常運行。

（2） 水電廠勵磁系統的勵磁開關量、模擬量等， 與其相關的監控系統 不夠完善，監控數量過少，使得信號沒有傳輸，監控過程存在很多遺漏， 導致事故一旦發生無法判斷事故發生的原因，甚至造成故障發生的范圍擴 大，不利于系統的故障分析。

（3）水電廠勵磁系統的開關輔助接點設置不牢靠， 一旦發生輕微的振 動會造成很大的系統運行問題，甚至引發嚴重的失磁事故[2]。

（4） 勵磁系統的標號、型號、以及相關信息不夠準確， 造成了在故障 出現時無法準確判斷其故障存在問題，加大了故障排查范圍，增加了故障 排查的工作來。

二、水電廠勵磁系統故障及改進措施

（一）電制動失敗故障改進措施

電制動是利用發電機的勵磁調節器和整流裝置為轉子提供制動電流， 并將機端短路開關合上，使得定子繞組中產生感應電流，利用銅耗產生制 動力矩，加速機組停機過程，因此電制動失敗故障大多出現在機組停機過程中。勵磁系統通過邏輯判斷電制動是否失敗，如保護退出電制動流程、 制動變開關或機端短路開關分合閘失敗等條件。當發生電制動故障時，可 以根據監控系統記錄的電制動流程情況并結合現場的實際情況進行綜合分 析判斷，加快找到故障原因。

（二）通過相應的水電廠勵磁資料等文件進行有效的技術監控

水電廠勵磁系統技術監控可以根據技術資料以及相應技術措施進行有 效的監控，要熟悉水電廠系統的組成結構、運行環節， 運行圖紙，運行線 路等進行深入的掌握，及時做好監控方案，及時針對關鍵的環節進行技術 監控，實現了對系統運行狀態的監測，保證系統運行過程中的穩定性、安 全性，若遇到故障問題，要及時展開組織活動進行詳細排查工作，排查的 位置要注重細節。

（三）提高勵磁系統的穩定性

水電廠勵磁系統故障分析之后，可以提高勵磁系統的穩定性來減少系 統故障的發生，提高水電廠勵磁系統的穩定性主要有兩種方式，一種是提 高勵磁系統相關開關的輔助接點的可靠性，另一種是對開關脈沖閉鎖防延 遲和軟件閉鎖進行優化，從而減少勵磁系統故障的發生。例如在電制動過 程中，短路開關分合產生的振動可能會導致用來閉鎖保護的繼電器節點抖 動，造成保護誤動作而緊急停機，這些都是因為輔助接點的可靠性不足造 成的，因此可以通過提高勵磁系統開關的輔助接點和開關量數量來提高其 可靠性， 或者避免將重要繼電器安裝在可能產生強烈振動的位置上。此外， 滅磁開關、交流開關的輔助接觸點產生抖動，還可能導致勵磁系統對當前 開關狀態判斷失誤而產生故障現象; 對開關脈沖閉鎖防延遲和軟件閉鎖進 行優化主要也有兩種途徑， 一是對 SIMADYN 軟件進行優化修改， 加入輔 助接點抖動延時， 完善勵磁信號系統，二是在相關軟件功能上增加修改程 序和閉鎖功能，不斷完善勵磁系統的相關軟件設計[3]。

結術語

當今社會，科技的不斷進步，人們對物質生活追求不斷提高，使得水 電廠電力生產工作方面提出了更高的要求，水電廠勵磁系統故障分析及改 進措施廣泛引起了社會各界的關注和重視，要加強對勵磁系統存在的勵磁 系統故障進行分析，并針對故障問題提出了相關的故障改進措施，比如提 高勵磁系統的穩定性，提高勵磁開關輔助接點的可靠性，開關脈沖閉鎖防 延遲和軟件閉鎖優化，加強對勵磁開關的監控，加強勵磁通道監控等等， 這些措施為后續故障改進和排除提供了可靠的依據，推動了水電力工程的 深度發展，保證了該水電廠的正常經濟效益。

參考文獻：

[1]李嘯驄， 冀曉誠， 彭誠， 等.同步發電機勵磁功率單元中可控整流橋 的故障工況研究[J]. 電機與控制應用， 2018， 45（2）： 112- 117.

[2]牛化敏， 桂林， 孫宇光， 等.基于多回路理論的交流勵磁電機定子繞 組內部故障仿真與實驗研究[J].中國電機工程學報， 2019， 39（12） ：3676-3684.

[3]郝亮亮， 常江， 李洪學， 等.核電多相角形無刷勵磁機定子匝間短路 故障特征分析[J].中國電機工程學報，2019， 39（22）：6726- 6735.