发电机励磁系统及常见故障分析

2018-04-14尤楠

电气传动自动化 2018年5期

尤楠

（哈尔滨热电有限责任公司，黑龙江哈尔滨150046）

1 前言

励磁系统作为发电机的重要组成部分，良好的励磁系统可以有效的保证发电机运行的可靠性和稳定性，并提高发电机及电力系统的技术经济指标。但在发电机励磁系统运行过程中容易出现一些常见故障，这必然会对电力系统运行的稳定性带来不利影响，因此需要针对这些常见故障进行分析，并积极采取有效措施加以解决，进一步保证励磁系统的稳定运行。

2 发电机励磁系统概述

励磁系统作为发电机的重要组成部分，其为发电机提供励磁电源。通常情况下励磁系统由励磁功率输出部分和励磁控制部分两部分组成。由励磁功率输出部分为发电机磁场绕组提供励磁电流，由励磁控制部分来对励磁功率单元的输出进行控制，保证发电机系统运行的安全性。发电机励磁控制系统作为一个反馈控制系统，具体控制过程中需要由励磁控制器来对PT信号进行检测，获得发电机机端电压，并计算出机端电压与参考电压的电压差，并经过综合放大环节来实现对机端电压的有效控制。

3 发电机励磁系统常见故障及解决对策

3.1 发电机无法起压及解决措施

发电机励磁系统的中励磁电压的建立需要以剩磁作为主导元素，当系统中剩磁缺乏或是没有的情况下，则无法建立励磁电压，从而导致发电机出现无法起压故障。这种故障多发生在新安装的发电机中，这与新安装的发电机励磁系统中剩磁少及励磁容易消失具有直接的关系。当发电机励磁系统设备运行检修过程中，一旦出现操作不当，也会导致发电机励磁系统中的剩磁被削弱，甚至消失，引发发电机电压故障。另外，在针对励磁系统进行直流电通电试验时，一旦励磁回路没有断开，则会导致系统中电流磁通和剩磁通反向流动，造成发电机励磁系统中剩磁减少。

针对于发电机励磁系统无法起压故障进行处理时，需要在安装新发电机时检查剩磁情况，通过采取相应的操作检查时要观察具体的运行情况，一旦发现无法起压时，则要检查励磁回路接线和电刷等部位。当检查没有问题，同时励磁电压表上有细微变化时，则表明励磁组存在接线方向错误的问题。在具体检修养护过程中，需要采用标识管理法来对检修工作进行管理，避免出现接线错误的情况发生。另外，还要加强对电阻测量试验的管理。

3.2 发电机励磁系统失磁及处理

在发电机励磁系统故障中，失磁故障是较为常见问题，即在发电机运行过程中励磁电流消失，转子磁场消失，引发失磁故障发生。在发电机励磁系统出现失磁故障时，发电机电压值会出现摇摆不定的现象，转子电压和电流出现异常，功率出现不稳定现象，功率表指示通常会低于正常指示值，无功表指标则为负。

当发电机励磁系统出现失磁故障时，由于通常情况下处于电网中的发电机容量占比较多时容易发生这类故障，从而导致电网电压出现问题，影响电力系统的稳定运行。这种情况下，立即断开发电机与电网的连接，关停发电机，并对发电机进行检修。对于电网中发电机容量占比较小情况下，可以联网对发电机失磁故障进行检修。

3.3 发电机励磁系统励磁机碳刷有火花

当励磁机碳刷火花故障发生时，会对励磁系统中相关设备的使用寿命造成严重的影响。在实际励磁系统运行赛程中，励磁机碳刷出现火花的原因主要来自于三个方面，即电磁问题、机械设备问题及电化学问题。在具体运行中，励磁机电磁出现换向情况时，碳刷容易出现电流密集问题，一旦电流密集达到一定程度必然会导致火花产生。换向器在长时间的运行过程中必然会存在一定的损耗，当磨损较为严重或是换向片绝缘出现凸起时，碳刷会有火花产生。当刷握位置安装不合理或是碳刷型号不匹配时，也会产生火花故障。由于在实际运行过程中，碳刷与换向器表面有电解反应发生时，换向器表面会出现破损情况，导致火花产生。

针对于励磁机碳刷火花故障，需要做好日常维修和检修工作，及时对换向器表面进行清洁和养护，并利用压降法来检查碳刷运行情况，重视科学选用设备材料，以此来降低碳刷出现火花故障的几率。

3.4 发电机转子两点接地

在发电机运行过程中，导致发电机转子一点接地故障发生的原因较多，但当一点接地故障发生时，机组仍然可以继续运行。一旦励磁电流或是转子绕组回路中任何一处出现两点接地情况时，发电机断路器则会跳闸。而且出现两点接地时，发电机盘上提示光字牌亮，转子电流则会快速升高，发电机无功功率减小，发电机会出现剧烈振动等，其所带来的危害十分严重。因此当发现发电机转子有一点接地故障发生时，则需要及时对接地点进行查找，并采取措施加以消除。而且在发电机运行过程中，还需要积极采取有效的措施来预防励磁系统和转子绕组两点接地故障的发生。具体可以将绝缘监测装置安装在发电机励磁回路中，定期测定发电机励磁回路中的绝缘电阻，及时清除出现的一点接地故障。