发电机励磁系统常见故障探究

【摘 要】励磁系统作为发电机的重要组成部分，其运行的稳定性和可靠性直接关系到发电机正常发电和电力系统安全运行。本文分析了励磁系统中常见故障产生的原因，提出合理化的解决对策，具有一定借鉴参考意义。

【关键词】励磁系统;失磁故障;发电机

1 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，由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，其中励磁功率单元是向同步发电机的励磁绕组提供可靠的直流勵磁电流，励磁调节装置是按照发电机和电力系统运行的要求，根据输入信号和给定的调节准则自动调节控制功率单元的励磁电流。

励磁系统主要为发电机的励磁绕组提供励磁电源，以满足发电机正常发电和电力系统安全运行的需要。但在发电机励磁系统运行过程中容易出现一些常见故障，研究表明，励磁系统故障是发电机故障停机和非计划停运的主要原因。励磁系统故障必然会对电力系统运行的稳定性带来不利影响。因此，对发电机励磁系统常见故障进行分析，寻找出行之有效的解决策略非常重要。

2发电机励磁系统常见故障及处理

2.1起励无法升压

励磁系统工作时，首先要励磁建压，然后产生励磁电流。励磁建压需要借助剩余磁化强度。剩磁多少是发电机励磁系统能否进行励磁建压的主要因素。发电机在起励时无法升压的故障多发生在新安装或停运时间较长的的发电机中。

2.1.1起励时无法升压的原因

（1）起励继电器线圈或触点故障，导致起励无法正常。

（2）励磁回路故障。

（3）微机型励磁调节器故障或参数设置不正确。

2.1.2 处理措施

对于新安装的发电机，要检查其剩磁情况，并通过采取相应的操作观察其运行情况。对于机组停运时间较长的发电机组，一旦发现无法励磁升压时，要对励磁回路进行全面检查，特别是回路接线和电刷。若是起励继电器故障，则对损坏部位进行更换。微机型励磁调节器则查看其电压设定值是否正确。

2.2 碳刷和集电环过热有火花

碳刷和集电环是发电机励磁系统的重要组成部分，也是发电机动接触和能量传递的设备。当发生碳刷和集电环过热、火花故障时，会对励磁系统相关设备使用寿命造成影响甚至会烧毁发电机励磁系统。

2.2.1 碳刷和集电环过热有火花原因

（1）机械原因。碳刷与刷握卡涩、位置不正确、弹簧压力不均衡、集电环偏心、磨损等原因造成热量无法及时散发，温度急剧升高，接触面产生火花甚至发生环火。

（2）气膜原因。碳刷和集电环接触面产生气膜和跳动，造成流过碳刷的电流极度不稳定。

（3）碳刷卡阻、阻值变大。碳刷流过电流后发热，刷体膨胀，造成明显的卡阻。集电环氧化膜太厚，导致碳刷与刷辫接触电阻变大，增加了碳刷电阻的发热程度。

（4）轴承振动大。轴承振动对碳刷的影响容易被忽视。轴承振动会引起碳刷、刷架、弹簧及引线松动，接触电阻变大，造成碳刷局部发热，甚至发生火花。

2.2.2 处理措施

首先，碳刷安装前选用材质均匀、耐磨性好品质高的碳刷。在安装碳刷时，保证碳刷传动通畅，留有通胀裕度，不存在卡涩情况。其次，维持集电环表面清洁无垢，建立氧化碳素薄膜层，实现碳刷与集电环滑动接触的正常导流。定期测量和掌握碳刷和滑环表面有无过热现象。使用接触面开槽、钻斜孔的碳刷来减轻或消除“气垫现象”。再次，降低机组轴系的振动参数，保证碳刷和集电环滑动接触平稳，集电环径向跳动应不超过允许值。

2.3 励磁系统失磁

发电机实际使用中失磁故障是较为常见，即在发电机运行过程中转子失去励磁电流，出现发电机转子磁场消失的情况。

2.3.1 失磁产生的原因

发电机失磁产生的原因主要是发电机励磁系统出现故障。失磁故障时往往伴随转子电流为、定子电流增大并摆动、无功功率表指示到负值区域、转子电压表指示异常等现象。

2.3.2 处理措施

失磁故障发生时，如需紧急处理则快速降低有功功率至规定值。若发电厂内电压受到影响，不支持检修，则应快速启动备用电源，失磁发电机可不必立即与电网断开连接，但一般不能大于30min。严重时应立即与电网解列，停机隔离，迅速组织运行人员对发电机进行故障全面排查，找出导致发电机失磁的原因并修复，恢复发电机与电网系统同步状态。

2.4 励磁回路转子两点接地

发电机滑环、引线、转子槽口绝缘发生损坏，端部积灰严重时，将会引起发电机转子一点接地故障。但转子一点接地，发电机组尚且够继续运行。

2.4.1 励磁回路转子两点接地产生原因

发电机励磁回路一点接地故障恶化，出现励磁电流或转子绕组回路任何一处两点接地，导致发电机断路器跳闸。

2.4.2 处理措施

加强机组设备的巡视检查与维护，判断评估发电机转子接地状况，采取定期测定发电机回路中绝缘电阻等积极有效的措施预防发电机出现转子两点接地故障。当发生发电机转子出现一点接地故障时，及时查找接地点，采取措施清除，回路中安装绝缘监测装置，避免两点接地造成严重危害。

3.结束语

励磁系统的正常运行与否对发电机安全运行起着至关重要的作用。对励磁系统常见故障的有效分析，并根据故障情况制定切实可行的对策，降低励磁系统故障发生的概率，确保发电机安全稳定运行，提高发电机技术经济指标，满足电力系统安全可靠运行的需要。

参考文献：

[1] 尤楠.发电机励磁系统及常见故障分析[J].电气传动自动化，2018，05.

[2] 乔艳兵.火力发电厂发电机励磁系统常见故障分析[J].通信电源技术，2019，02.

[3] 李琪.水电站发电机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.

[4] 贺文慧.火力发电厂发电机励磁系统常见问题的分析及处理[J].电力设备，2019，14.

基金项目：

湖北省创新行动计划，发电厂及电力系统专业教学资源库，编号：XM-06-01_S42

作者简介：

李银玲（1984年09月），女，河南商丘人，硕士，讲师，主要从事变流器、电力系统方面研究

（作者单位：湖北水利水电职业技术学院）