火力发电厂发电机励磁系统常见故障分析

乔艳兵

（京能集团山西漳山发电有限责任公司，山西 长治 046021）

0 引 言

电力是关系到人们日常生活和国民经济快速发展的支柱性行业，将励磁系统应用到电力中具有举足轻重的作用，有助于确保电力供应的稳定性。近年来，我国电力资源消耗量呈现出逐年下降的趋势，以燃煤为原料的火力发电厂在电力企业中占据主导地位。锅炉产生的高温高压蒸汽有助于带动汽轮机的转动，发电机能将汽轮机产生的机械能快速转化为电能。励磁系统作为一类供给同步发电机电源的系统，是构成发电机的重要组成部分，其安全可靠运行，对确保火力发电厂和发电机正常运转具有重要作用。

1 励磁系统介绍

励磁系统的功能包括无功分配、电压控制、电力设备安全运行以及电力稳定性等，通过了解静态励磁系统可知，励磁电源来源于发电机的机端位置处。励磁变压器中的输入电压从发电机端的电压降至整流单元来获取，晶闸管跨界器、灭磁电阻和磁场断路器共同构成灭磁回路。与励磁调节器有一致功能的是接口电路，被广泛应用于控制和测量信号的电隔离中。励磁系统在实际的使用过程中实现了对硅整流器的有效运用，通过对励磁电流进行有效控制，完成对同步发电机端电压的有效控制，系统由可控硅整流器单元、励磁调节器、励磁变压器、灭磁单元及起励单元构成[1]。励磁调节器主程序见图1。

图1 励磁调节器主程序

2 火电厂发电机励磁系统的作用

励磁系统由励磁控制和励磁功率输出两部分构成，不仅能为发电机厂提供支流电流，并且还完成了对发电机支流磁场的建立。通过有效控制励磁，有助于确保发电机的正常运行，当发电机出现故障后，能有效调节励磁电流，确保发电机的安全运行。发电机励磁系统的作用主要表现在以下四个方面。第一，电压控制功能。为了确保发电机的正常运行，做好电压控制工作具有必要性。应保证系统在正常运行状态下，为发电机提供励磁功率，并结合不同的负荷情况，有效调节励磁电流的大小，以实现对电压给定水平的有效维持。第二，无功分配。需要对励磁系统中发电机组的无功功率进行合理分配，充分发挥调节系统的作用，以实现对发电机组中功率因数、电流及无功功率参数的有效控制。第三，确保电力设备的安全运行。在电力设备运行过程中，要提升系统的动态稳定性和静脉稳定性。一旦发电系统出现短路故障情况，需要及时将故障切断，有效维护电力系统中的电压，以便加速电压的快速恢复，确保电力设备运行的安全性[2]。

3 火力发电厂发电机励磁系统常见故障分析

3.1 发电机无法起压

发电机在实际运行过程中经常会出现无法起压的情况，分析发电机起压情况可知，与剩磁过少有直接关系，并且系统在实际维修过程中还会出现严重的接线错误现象，影响设备启动瞬间电流传输效果，剩磁消失现象明显，导致发电机在实际运行过程中无法完成电压建立工作。

3.2 发电机失磁

火力发电机在实际使用过程中发电机失磁现象较为常见，该种现象产生受发电机运行中的校正器电流增大影响较大，导致电子电压表出现异常指示情况。若指针为0时，会促使汽轮机转速频率增加，进而引发发电机出现严重的异常转动现象。

3.3 发电机转子两点接地

发电机作为一类电气设备，是火力发电厂中的重要组成部分，在实际使用过程中，主要是通过煤炭燃烧来提供能量，并将能量转化为电能。在此作业环境下，发电机在实际的运行过程中会出现明显的积灰现象，再加之发电机中的转子槽口处出现绝缘损坏现象，增加了接地事故的发生概率。由于发电机在实际运行过程中出现转子绕组一点或两点接地情况，进而对发电机的安全稳定运行造成了较大影响，使得电网的安全性下降，对用户安全使用造成了极大的危害[3]。

3.4 自并励磁系统故障

发电厂在实际运行过程中，通过检测发电励磁互感器出现明显的电流突变情况，并且在较短时间内促使励磁互感器达到了饱和状态，差动保护动作于40 ms后出现。在10 ms后，励磁开关呈关闭状态，引发跳机情况的产生。通过对系统故障进行分析可知，事故发生在B相回路位置处，短路电流存在于电流互感器中，高压绕组和电流互感器也会参与其中，引发故障的产生。另外，励磁变电动力在实际的运行过程中，会出现超出系统稳定所能够承受的极限，导致绝缘装置出现明显的开裂和高压绕组出现移位等现象。

4 火力发电厂发电机励磁系统故障产生的原因

通过分析发电厂中电网的运行情况可知，由于机组长期处于孤网当中，磁场在旋转期间，若整个磁场均是按照同一个速度进行旋转，磁场中的转子旋转主要是按照以下角度进行运转，即Wc=Wo-Wr。其中，Wo代表定子侧电源的电角速度，Wr代表转子旋转中所产生的电角速度，Wc代表与磁场相对应的旋转速度。定制电流与转子的励磁电流之间存在着较大关联，要求相关工作人员应重视两者之间的关系。火力发电厂的实际运行情况包括以下几方面内容。第一，电网容量会出现过小情况，并且在实际运行过程中极易受到其他因素的影响，引发各种不平衡问题。第二，发电机在实际的运行过程中，始终处于低频状态，需要将发电机的频率控制在48.3 Hz左右。第三，发电机在实际的运转过程中电压处于过低状态，并且其运转工作还会对后续的运转造成极大的影响。从以上分析中可以看出，各种问题的产生与电网中的压力过于薄弱有直接关系，其中负荷不平衡问题是造成电网压力过于薄弱的主要原因。

5 火力发电厂发电机励磁系统故障处理措施

5.1 发电机无法起压故障处理

励磁系统故障是火力发电厂在实际运行过程中一种常见故障现象，增加了发电机无法起压故障发生的概率，对发电机稳定运行造成了较大的影响。在处理发电机无法起压故障时，要求设备维护人员在对设备进行检测和维修时，有效解决励磁线路的连接状态，对励磁线路故障进行有效判断，以便充分了解故障的发生位置。为了避免线路的接线出现错误而导致电流传输形成回路情况，而造成剩磁消失。在对线路进行检查前，需要将回路电路切断。当检测工作结束后，再将回路恢复，以确保发电机能够实现稳定运行[4]。

5.2 发电机失磁故障处理

发电机出现严重的失磁故障，与电网电压速度和供电质量下降有直接关系。由于电压降低的时间较快，引发电网出现严重的震荡现象，引发大范围停电事故的产生，对用户的安全用电造成了较大影响。因此，需要有效分析对用户安全使用造成的危害，及时处理出现的故障。为了确保故障发电机能够尽快脱离于发电机组，应采用隔离停机方法，加强发电机组的检修及维护工作[5]。

5.3 发电机转子两点接地故障处理

发电机转子两点接地故障的产生，对发电机组造成的危害较大。故障维护人员在进行故障处理时，需要对设备进行日常的维护和巡检，降低发电机两点接地故障发生概率。同时，还需要加大对接地故障处理的力度，将绝缘监测装置安装到发电机的励磁回路中，对发电机中存在的故障进行及时处理，以确保发电机的安全稳定运行，提升发电机的作业安全性和稳定性。另外，在进行发电机的日常维护工作时，需要对励磁回路绝缘电阻和发电机中的转子接地情况进行有效检测，以确保发电机组的稳定运行，促进发电机运行质量的提升，有效解决发电机转子两点接地的故障问题[6]。

5.4 自并励磁系统故障处理方法

在使用实验检测对故障进行检修时，应全面掌握感应电压情况。首先，为了提升励磁变压器质量控制效果，应提升系统的稳定性。其次，需要有效检查电流互感器，并做好重新安装工作，改变传统的浇筑式原理，以提升系统的整体运行效果和运行质量。再次，还需要有效评估电流互感器的布置情况，确保电流互感器维护工作的有效实施，确保各项维护工作的顺利实施和开展。最后，取消绝缘隔板，引发故障的产生，绝缘隔板并不是主要因素，由于环氧板自身的吸潮性能较好，应做好特殊的分析，以确保安装位置选择的合理性。从整体安装情况上来看，引发潮湿现象的产生的原因是绝缘隔板未能将自身的绝缘作用充分发挥出来，受潮湿影响，是导致电气绝缘效果不好的主要原因。

6 故障解决方法

在处理火力发电厂发电机励磁系统故障时，应保证励磁回路的接线有较高的准确性，并将标识牌和挂标贴在线头上，避免相关问题的产生。另外，在开展直流电阻实验时，需要在实验开始前将回路彻底断开，待所有实验检查工作结束之后，再重新接通回路。若所有的线路无法断开，应保证励磁器与直流电之间接触方式的合理性，深入检查发电机的起励电源，保证系统整体运行的稳定性。当所有的检测工作结束之后，相关人员需要对发电机的运行状态进行测试，当确保各项指标均稳定后，方可应用到实际工作中。

7 结 论

火力发电厂发电机在实际运行过程中，励磁系统故障现象较为常见，对发电机和电能的安全稳定运行造成了较大影响。因此，需要有效解决火力发电厂中发电机励磁系统故障，做好励磁系统接线检测工作，确保绝缘监测系统设置的合理性，降低励磁系统故障发生概率，防止更大范围电力故障现象的产生，确保发电企业的稳定性，将故障引发的损失控制在一定范围内，确保电力企业各项工作的安全稳定运行。