发电机励磁装置运行中常见的故障及检修方法

商国敬，范继伟，李廷军

摘 要：现代发电装置趋于完善，发电活动更为合理可靠，发电效率也被有效提升。在电站设备中，发电机属于核心设备，而励磁装置又是大部分发电机不能缺失的重要系统。在新型同步发电机设备中的励磁系统之中，不仅仅励磁电源可以调节并控制励磁电流，励磁装置同样也可影响励磁电流。本文结合励磁装置的具体运行特点，探讨其常见的质量问题，并提供检修建议。

关键词：发电机；励磁装置；故障；检修手段

在现代发电机系统中，励磁装置可以被当做辅机设备被有效运用，其可以直接将直流电流提供给磁场绕组，进而形成新的直流磁场，励磁装置可以使发电机被更加安全地使用，如果励磁装置不能顺利运转，发电机只能进行单一的机械化运转活动，因此在使用发电机时，必须谨慎检查励磁装置，对其故障问题进行分析，确定修理手段。

1 可控硅带去的影响

可控硅存在的触发脉冲问题会影响励磁装置，励磁装置在这种外部影响之下，很难继续维持稳定的工作状态。在对电厂之中的发电机进行检修时，经常会发现这种故障问题，尽管在初期投入励磁之后，励磁可以保持正常运行的状态，但是在一处工作点位置，励磁表记会出现摆动的情况，根据实际的励磁装置检测经验，还发现如下的现象：启动励磁装置之后，启励数值达到了配套使用的发电机设备的额定电压数值的80%，而后继续增加，增磁甚至可以达到90%左右，磁力表记出现反复摆动的现象，借助研究实验，对该种现象进行研究后发现，该种现象一直存在。对发电机组的适配单元、电力回路以及脉冲系统进行检查之后，发现控制电压的数值并无异常。借助示波器对脉冲情况加以观察发现，正常状态下是双脉冲，而当增磁逐渐接近故障点之后，双脉冲发生了变动，变为三脉冲，在原有脉冲的前沿部位，产生了虚脉冲，这一脉冲有时存在，有时消失，导致可控硅因被误触发而出现异常的情况。

对故障问题的形成原因进入深入研究之后发现，发电机工作现场中运用导线的长度过长，导致，电缆沟中产生了容性耦合的情况，可以直接对脉冲屏蔽线加以更换，进而强化电缆部位的屏蔽效果，使接地系统保持更高的可靠性。

2 发电机不能有效灭磁

发电机同电网解列后，励磁装置要把励磁绕组的磁场尽快地减弱到尽可能小的程度。有利用可控硅桥逆变灭磁，利用放电电阻灭磁，利用非线形电阻灭磁等灭磁方式。在逆变的方式下，逆变失败不能有效降低励磁电流。逆变灭磁就是将可控硅的控制角后退到逆变角，使整流桥由“整流”工作状态过渡到“逆变”工作状态，从而将转子励磁绕组中储存的能量消耗掉。引起逆变失败的原因大致有如下几点：回路工作不可靠，不能适时准确地给可控硅分配脉冲，导致应开通的可控硅不能开通。可控硅控制极故障，失去阻断能力或导通能力。交流电源异常，励磁变压器相序，相位错误或者在逆变过程中出现断电、缺相或电压过低。由于逆变时换相的超前触发角β过小，或因直流负载电流过大，交流电源电压过低使换相重叠角γ增大，或因可控硅关断时间对应的关断角δ增大，使换相裕度角不够，前一元件关断不了，后续元件不能开通。

3 励磁波动过大

励磁表记有轻微的抖动是正常的，但当摆动较大时，则属于故障。应检查的项目：励磁装置从运行数值突然向满刻度方向摆动，时而又正常，其变化规律无常，但当增，减磁时仍然可以进行调节。这是由于移相脉冲的波动引起的。首先应检查脉冲的控制电压U是否正常。而脉冲的控制电压U是由励磁量测值（发电机电压或励磁电流）、给定值经PID调节所输出的。因此先检测励磁装置的电源是否正常。再分别检查给定值，励磁量测值两路信号是否正常。可用万用表和示波器检查给定值，励磁量测值（发电机电压，励磁电流）输入及经适配单元后的测量值是否稳定，正常。

当励磁整流波形脉动成分较大时，励磁表记抖动明显。用示波器观察可控硅整流波形，仅能看到4个甚至2个可控硅导通波形。首先可用万用表或专用仪器检测可控硅的性能是否良好。再用示波器观察六个脉冲信号是否存在，检查触发脉冲的形成，预放，及脉冲变压器原、次端的信号是否正常。并可与同步电压进行相位的比较，观察脉冲的移相角度、宽度及幅值是否正常。出现此类现象大部分情况是由于设备在使用过程中由于现场环境温度地变化，震动，氧化作用。

4 励磁变压器设备带去的影响

在某火电厂调试中，励磁装置升压，并网均能够正常工作，但发现启励时，发电机电压表上升速率很快，因为这套励磁装置具有升压缓启励功能，因此，电压表应该平稳地上升。并且，用万用表测量触发脉冲的控制电压也是偏离正常值，再次用示波器观察同步电压，发现A，C相电压接反，形成反序的同步电压。经证实，该电厂在自行更换励磁变压器时，将励磁变压器次端A，C相电缆接反，经更换后，励磁投入，以上问题均解决，工作正常。

针对励磁变压器带去的影响以及相位错误的问题，仍旧可以通过运用示波器装置来对相序表加以详细地核查，同时也可以对励磁变压设备原端以及母线之间的电压差进行检测，在同相条件下，并不会形成电压值，而在异相的条件下，可以直接显现出电压差数值，进而可以对系统加以测量，找出故障点所处的位置，进行检修处理，尽管这种检修方法的效率相对比较低，但是可以精准定位故障点。

5 其他故障问题

除了上述励磁装置常见的故障问题之外，励磁电压与励磁电流不能成比例也是需处理的励磁故障问题之一。对励磁装置进行检测之后，如果发现励磁的电流数值偏低，但是电压处于正常的水平，并且励磁装置出现了局部发热的情况，可确定励磁装置出现了故障问题，主要是因转子回路的阻值大幅增加而造成的，同时分流器、铜排与转子电缆可能存在接触不良的状况，装置的温度会逐漸升高，碳刷与集电环之间的接触面积过小，接触电阻的数值也会有所增加。

如果励磁电压的数值过高，但是励磁电流正常，可以借助示波器来对整流波形进行观察，可以发现有交流波形存在，对其产生的原因进行研究后可以发现，在整流桥系统中，有可控型硅存在短路的情况，将交流成分添加到系统的直流输出端，电压表显示的数值是两种类型的电压的叠加值，因此最终测得的电压值会比正常状态的励磁电压值更高。

6 结束语

当前发动机使用的励磁系统相对比较复杂，其可能形成的故障问题也有所不同，如果不能精准地判断故障的类型，励磁装置的问题就不能被有效解决，本文探讨了几种存在与励磁装置中的几种典型的故障问题，调试人员在调试励磁装置时，不仅要对该装置本身展开调试，还要对其所处的发电机进行检测，针对具体的故障类型来选择运用高效的检修方法，减少发电的单位的经济损失。

参考文献

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