浅谈水电站机组励磁系统故障的分析及应对措施

摘要：随着社会经济快速发展，水电站等基础工程呈现规模化趋势发展，通过对水利资源的控制，为各领域提供电能。但水电站机组运行中，其中励磁系统长时间运行中，会出现故障，直接影响机组运行有效性，严重情况下，还会威胁到人员生命安全，给水电站带来巨大的经济损失，如何应对励磁系统故障成为本文研究的重点。文章立足于励磁系统运行原理，探讨励磁系统常见故障及应对策略。

关键词：水电站机组；励磁系统；故障分析；应对措施

工业现代化背景下，越来越多的机械设备和现代技术应用到水电站机组运行中，其中励磁系统在水电站机组运行中发挥着积极作用，良好的励磁系统，能够保障水电站机组运行稳定性，且能够提高电能供应质量。但受到诸多因素的影响，水电站机组励磁系统会出现故障，对机组运行安全性、经济性都产生了不良影响，因此加强对励磁系统故障应对措施的研究具有现实意义。

1 励磁系统运行原理

水电站机组励磁系统较为复杂，主要由电磁电流电源、其他辅助设施构成。在实践应用中，励磁系统工作原理是，在规定的标准下，收集水电站发出的信号，将信号进行转换处理为电流进行传输。发电站转子达到特定转速后，会形成电流，确保供电稳定性[1]。可见，励磁系统运行对整个电力系统来说非常重要。

一般来说，当机组容量>500kW时，会使用自并励可控硅励磁；反之，当机组容量<500kW时，主要利用双绕组电抗器分流自复励形式。大容量机组励磁方式设备，涉及励磁变压器柜、调节柜等多个设备，结构相对复杂，且设备之间联系较为密切。其中调节器，通过自动调节能够确保电压保持在稳定状态，从而促使系统能够有序运行，下图为调节原理图。

励磁调节器运行原理图

2 水电站机组励磁系统常见故障及应对措施

（1）失磁故障。

励磁系统融合了先进、现代化技术，当系统在运行时，某个位置发生故障，那么对应的录波会及时记录，此处的电压值也会出现较大的波动，那么维修人员可以观察录波信息，短时间确定出故障所在位置。一般来说，自录波开始时，每隔一段时间电压值都会有所下降，直至电压值为负值，在此基础之上，电流与定子电压之间也会出现较大的波动，根据该现象可以判断为失磁故障。失磁故障发生直接导致系统无法继续运行，机组也会受到影响。

对于失磁故障，为了避免开关接点故障，维修人员要提前做好准确，在该位置安装故障监控录波器，对该部位进行实时监督和控制，如果遇到异常和问题，要第一时间做出相应，采取有效措施防范。同时，技术人员在工作中，要定期对励磁开关辅助接点位置进行检查，确保接点位置保持稳定性。

（2）整流电源故障。

机组在运行中，电压会维持在合理范围内，其他条件都要满足实际应用需求。同时，励磁装置没有出现任何异常情况，对此，我们可以对其故障进行分析：一是调节器与可控硅整流装置之间存在回路故障；二是整流电源位置有故障。维修人员在检修中，主要逐一排查上述故障。全面检查装置之间是否存在异常，如若没有异常现象，那么可以排除回路故障。同时，还要对可控硅电源位置进行检查，如果发现闸刀位置出现断裂情况，那么可以判断电源运行异常，导致电机无法稳定运行。据此，可以判断为整流电源故障，如果不能够及时排除该故障，势必会对电机构成损害。

对此，维修人员要根据实际情况更换设备，确保设备发挥积极功效。同时，利用有效措施，增强故障报警灵敏度。完成维修后，要进行试验，试验通过方可正式投入使用，继续发电。

（3）自复励式励磁故障。

此类励磁自身具有精确度高优势，且在应用中，能够针对机组短路故障给予及时的电流支持，以此来保证系统处于稳定状态。虽然此类励磁相对先进，但是其自身仍然存在一些缺点，在运行时会发生发电机波动较大等故障。对于这一故障，主要是机组维修后，接线装置不合理，导致出口电压三相失衡[2]。机组的无功负荷与励磁电流呈负相关关系，前者负荷增加，对应的电流会逐渐减小，最终使得发电机处于欠励磁情况下，无法满足运行需求。

针对该问题来说，在系统维修时，维修人员要严格控制质量，加大对细节的处理力度，并强调主副绕组顺序，使得设备和线路连接科学，从而提高系统运行稳定性。

（4）熔断器爆裂故障。

一般来说，当机组运行结束后，人员会听到控制室发出鸣响，即跳闸现象。出现异常时，操作人员要立即检查设备及励磁系统，确定熔断器爆裂，且调节器的三相熔断器，也会出现不同程度的裂痕，可以初步判断是设备质量问题。为了避免此类问题，机组停运后，操作人员不要急于离开，要加强对各个部位的检查，如果发现故障，要及时更换设备，为后续机组运行提供支持。

（5）发电机非全相运行。

机组启动一段时间内，发电机的电压会快速升高，当达到某一峰值时，便会逐渐下降归为零，主要是风机故障所致。因此在检修中，将自动起励变为手动起励，但并未发生变化，同时伴随着异响。随后对发电机定子与转子进行测量，能够发现系統依旧处于稳定状态。但针对开关检测时，开关B相内的动触头连杆螺丝丢失，影响到开关有效性，造成电压先升后降。在遇到故障时，维修人员不要慌张，而是快速找到故障产生原因，并针对问题，采取针对性检修措施加以维修。

3 结论

根据上文所述，励磁系统作为水电站不可缺少的一部分，对于提升水电站运行稳定性、保证供电质量等方面具有促进作用，但励磁系统涉及设备较多，任何一个环节出现故障，势必会影响系统积极作用的发挥。因此在实践中，有关人员要加强对励磁系统常见故障的整理，针对故障现象判断故障位置，并采取有效措施快速维修，恢复到正常状态。同时，还要在日常管理中，加强对励磁系统的监督力度，制定完善的设备管理制度，能够及时发现潜在故障，做到防患于未然，从而促进水电站综合效益显著提升。

参考文献：

[1]李琪.水电站励磁系统出现故障的原因以及应对措施[J].中国水能及电气化，2016，（08）：3942.

[2]宋通林.水电站机组励磁系统故障分析及应对[J].电子技术与软件工程，2015，（19）：158159.

作者简介：沈娟娟（1989），女，贵州贵阳人，本科，助理工程师，从事水电厂发电设备试验工作。