火力发电厂发电机励磁系统常见问题的分析及处理

付春杰　程钰

摘要：发电机是发电厂三大主机之一，发电机的励磁系统是发电机的重要组成部分，是供给发电机电源的系统，对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响，提高火力发电厂发电机励磁系统的可靠性，降低故障率，可以实现火力发电厂的高效运行，为电力企业带来经济效益。

关键词：火力发电厂;发电机;励磁系统;问题;处理

一、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，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。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。励磁系统通过对硅整流器的有效运用来控制励磁电流，从而完成对同步发电机端电压的有效控制。

二、火力发电厂励磁系统常见故障

（一）无法起压

发电机在正常运行中，如果励磁系统缺乏剩磁，那么就不能构建励磁电压，从而将会直接导致发电机在启动运行的时候，无法获取较好的起压效果。另外发电机运行时不能起压，励磁系统缺乏剩磁，主要是由于剩磁過少，设备维修时线路对接出现错误，使得设备在启动时，快速传输电流，造成剩磁消失，从而使得发电机运行时难以建立电压。

（二）发电机励磁回路接地

发电厂励磁回路接地故障常因机组内部故障或励磁系统缺相运行造成，现象表现为转子绝缘监测指示一级对地电压降低或为零，另一极对地电压升高或为转子电压，转子接地装置报警。

（三）发电机转子失去励磁电流

发电机转子失去励磁电流即是通常所说的“发电机失磁”现象。发电机失磁会进一步造成发电机与电力系统失去同步，转子部分区域可能出现高温，对励磁系统产生严重安全影响。除此之外，发电机失磁也很容易引发电机振动，对发电机整体安全造成影响。

发电机失磁主要表现为定子电流不稳定，电压降低;转子电压电流异常;断路时，转子电压异常升高。此外，伴随发生的电流增大会引发局部过热，对发电机自身造成损害。

三、火力发电厂发电机励磁系统故障处理措施

（一）发电机无法起压故障处理措施

（1）工作人员在检修发电机时，要求励磁系统的回路接线正确，如果需要拆线，建议在线头上安放指示牌，防止检修安装时接线错误，导致励磁回路不正确。

（2）工作人员通入直流电测量电阻时，应断开励磁系统励磁回路，实验完成后再重新接通励磁回路;如果不能断开励磁回路，需注意直流电与励磁正反方向的一致性。

（3）建议先检查火力发电机起励情况是否正常，查看电源起励情况与励磁变运行现象，检查功率柜工作状态，确保无误后再进行后续检查工序。

（二）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。发生故障时，确定接地点在转子外部或内部，如在外部则由检修人员设法消除，如在内部则要尽快停机处理。

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，提升发电机的运行质量，有效避免发电机转子两点接地的故障发生，以确保发电机组的稳定运行。

（三）改善技术运行条件

在励磁系统中，调节器是确保励磁控制及时性与平稳性的关键。首先，采用可靠性良好的调节器。调节器类型主要包括模拟类型的电磁型、半导体型，以及微机型的单片微机型、PLC型、PCC型等。模拟型的功能太过单一，扩展性不良，励磁保护与限制功能并不健全，极易出现过励磁或者欠励磁等现象，对此，需要实时改造并利用微机型的励磁调节器。在微机型调节器中，单片微机型的价格极具优势，但是，预算速度比较慢，而且抗干扰性较差，因此在早期使用较为频繁，现阶段主要是用在小型的发电机组中。而PLC型的功能比较健全，可靠性良好，应根据实际情况考虑选用。PCC型则是理想型微机型，具有较高的可靠性，速度较快，可以实现完善的控制功能，是技术改造优先选择的主要机型。其次，保障励磁调节器电源的稳定性与可靠性，采取两路彼此独立的电源进行供电，其中一路可以采用厂用直流系统。再次，把风冷功率整流器的风机单电源改造成双电源，以此提高供电的稳定性与可靠性。双电源工作模式应采用故障自动切换投入模式。在利用双风机的时候，风机应分别连接不同电源。最后，大型发电机励磁调节器应采取两项独立控制通道，两通道分别利用单独的电压互感器、电流互感器、稳压电源。通道处于并列运行状态或者相互备用。

（四）发电机失磁故障处理措施

（1）减载处理。将有功负荷在1.5min内降到40%额定负荷以下，且定子电流不超过额定范围。

（2）检查故障点。减载以后寻找励磁系统具体故障部位，如果15min后依然无法恢复励磁系统正常运行，建议将发电机停机处理。

（3）如果励磁系统失磁保护动作跳闸，应立即查明原因，消除故障后重新升压并列。励磁系统失磁时如果火力发电厂母线电压低于95%的额定电压，电动机就会处于过负荷状态，建议使用断电法，启动备用供电方案。

（五）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。

四、结论

发电厂工作人员应对励磁系统结构和原理有清楚的认识，掌握基本故障处理技术，出现问题时能够迅速处理，避免事故的扩大。此外，励磁系统设备受工作环境的影响，日常运转中会出现磨损老化、接线松动、信号异常、设备受潮等的问题，发电厂应当做好日常监测和维护工作，同时要确保备用设备能正常切换，还要在停机检修时对励磁系统进行全面的隐患排查，对已经出现安全隐患、不适合继续工作的设备元件应尽快进行维修和替换，对反复出现的故障要综合分析，并从根本上解决。

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