励磁系统故障分析与维修

张岭辉ZHANG Ling-hui

（邢台市朱庄水库管理处，邢台 054000）

（Zhuzhuang Reservoir Management Office of Xingtai，Xingtai 054000，China）

本站水轮发电机型号为SFWJ630-6/990，励磁机为交流无碳刷励磁机，型号为IFLW3-22/368 励磁系统由plc控制，投入运行时间为2002-6，出现故障现象为开机过程中励磁电压不稳定，励磁电压在100-200v 之间搬动，不能达到额定电压400v，同时伴随的是交流励磁机中出现环形火花。根据以上所述情况，做出了以下几个判断：①交流励磁机出现故障。②励磁系统电路中元件损坏或接触不良。③励磁系统核心模块s7-200 损坏或励磁模块程序出现错误。首先对交流励磁机进行处理，由于猜想是不是由于出现火花才导致励磁电压不稳定进而不能达到额定电压，由交流励磁机是旋转电枢式，即交流励磁机的电枢是旋转的，而磁场绕组是固定的，且交流励磁机的电枢和发电机的转子绕组即磁场绕组是同轴的，所以交流励磁机电枢和发电机励磁绕组是同步的，这样交流励磁机电枢产生的电经过整流后直接送入到发电机转子中。所以对励磁机的绕组进行绝缘系数测量判断是否烧损或者接地。在测量时发现励磁绕组上有大量尘土。随即进行低压风进行清理，开机测试励磁机外火花现象消除，励磁电压依然不稳达不到额定电压，排除励磁机问题。

经观察在励磁开关投入时，继电器不能接和，接触器接触开关接触以后不能跳出，对接触器，继电器，进行单独检测没有问题。我们对plc 励磁系统进行交流励磁工作的稳定波形图进行测量。波形图存在时而正常时而不正常。进而分析励磁机控制元件及励磁系统硬件存在故障或接触不好问题，相继分别对控制元件电阻、电位器、滤波器、进行单独分离进行检测都没有问题。在拆除可控硅时波形图出现正常波形，判断可能是可控硅有问题，随即对可控硅进行触发实验，检测没有问题，在可控硅与其它接触面上存在一层绿色物质，可能是影响良好接触的问题所在，处理问题，励磁工作波形图都显示正常，开机励磁问题依然存在。经过以上的工作，基本确定问题出现在励磁系统核心元件S7-200plc 上。经回忆以前出现过励磁电压不稳达不到额定电压的情况，当时以为天气温度过高，用风扇降温问题解决，现在分析，应该是可控硅和其散热片接触不好导致温度过高进而导致励磁工作不稳定所致。所以，在运行过程中如果出现异常问题应该及时沟通厂家进行解决，避免导致核心部件损坏。

以下我们对励磁核心元件和励磁系统程序进行分析找到问题，先看下励磁系统的结构、硬件与工作原理。CPU模块中的存储器功能：存储系统程序（操作系统）&用户程序、随机存取存储器（RAM）—断电易失、只读存储器（ROM）—存放系统程序、可编程只读存储器（EEPROM）—存放用户程序。输入模块功能：将现场的按钮、开关或传感器等信号、转换成PLC 内部可处理的标准信号。分类：直流输入接口、交流输入接口、交—直流输入接口。电路：光电耦合电路、RC 信号滤波电路（延迟时间可调）。输出模块功能：将PLC 内部标准信号转换为现场执行机构需要的电开关量。晶体管型输出接口—直流负载、无触点、响应快、继电器型输出接口—交、直流负载、有触点、有延时。运行状态循环过程读取输入—执行用户程序—智能模块通信—通信信息处理—自诊断检查—修改输出。读取输入：将外部数字了输入电路的状态（ON/OFF）读入输入过程映像寄存器。执行用户程序：用户程序由指令组成，指令在存储器内顺序排列，CPU 从第一条指令开始，逐条顺序执行用户程序，程序执行阶段，外部输入信号的变化不影响输入寄存器中的状态。通讯处理：CPU 通过通信接口与其它设备（如编程器）交换程序、数据等。CPU 自诊断测试：监测主机硬件、各模块状态是否正常。改写输出：程序执行完，刷新输出过程映像寄存器，将输出寄存器中的状态送到输出模块，经输出模块放大后送给负载。中断程序处理：中断发生后，CPU 停止正常的扫描工作方式，立即执行中断程序。立即I/O 处理：读入输入点时，相应的输入寄存器值不更新改写输出点时，相应的输出寄存器值不更新。扫描周期：执行一次扫描操作所需的时间。

了解了励磁系统的结构和原理，依次检测更换各个模块，没有发现问题，拆除S7-200 励磁系统上软件控制接口，手动电升压降压，一切正常，问题出在cpu 核心模块上，联系厂家更换cpu 核心模块，更换此模块不但需要换模块，模块里程序应重新写（此励磁系统跟调速器控制系统兼容问题），此程序没有备份，厂家推荐更换整套励磁系统，计算性价比及无人值班运行稳定性，更换励磁装置为XLS-WS 微机智能励磁控制器，励磁正常。

[1]刘忠源.同步电机可控硅励磁系统[M].河南：华北水利水电学院，1987.

[2]西门子公司.s7-200 可编程序控制器系统手册[k].西门子公司，2003.

[3]任振辉，马永鹏，刘军.电气控制与PLC 原理及应用[M].水利水电出版社，2008.