水电站励磁系统故障处理研究

吴炙坤

摘要：励磁系统是帮助发电机同步发电并稳定发电电压和电力系统的重要装置，也是水电站中最重要的控制系统，出现故障直接影响水电站和电网的安全，因此本文对水电站励磁系统常见故障处理进行了分析研究。

关键词：水电站;励磁系统;故障处理

水电站励磁系统承担着调节和控制发电机组无功功率和出口电压的任务，一旦发生运行故障，会严重影响水电机的稳定运行，甚至引发水电站弃水、水电机组停运等事故，威胁人们的生命财产安全。为了提高水电站励磁系统的安全性和稳定性，应结合水电站励磁系统故障原因，采取有效解决对策，推动水电站的可持续发展。

一、水电站励磁系统的基本概念

水电站励磁系统在正常工作过程中，主要是水电站发电机组中励磁调节器在发挥重要作用。一般情况下，按照水电站励磁发电功率的各种提供方式来看，水电站励磁系统可以分为两种，一种是他励励磁系统，另一种是自并励励磁系统。他励励磁系统的功率通常情况下是来自与水电站发电机同轴的发电机。自并励励磁系统主要由水电站发电机中的定子来提供励磁功率的，某种程度上是一种静止励磁系统。

二、水电站励磁系统发挥的作用

水电站励磁系统主要是通过对发电机组转子电流的控制对发电机组无功功率进行控制及合理分配，在一定程度上提高水电站发电机组在并行运行过程中的稳定性与安全性。由于自动励磁系统的结构相对简单，安全性能好，运行维护方便，被广泛应用。水电站的励磁系统在发生常见故障时，为保证发电机组不受影响，就需要励磁系统具有较强的自动调节和保护能力，为了更直观的说明水电站的励磁系统，本文以龙宫洞水电站中的自并励静止励磁系统的主要配置来进行说明。如表一所示：根据表一所示，龙宫洞水电站的发电机组中采用的励磁系统能够利用智能化处理系统，对水电站的正常工作起到非常重要的作用，可以提高水电站发电的工作效率，水电站发电机组出现故障时能及时灭磁，从而降低了事故率。

三、水電站励磁系统的常见故障分析及对策

1.失磁故障

某水电站励磁系统发生失磁故障，保护动作以及录波记录显示故障发生时转子电压下降的突变量发生明显变化，从录波起动开始，经过56ms后转子电压下降到0.400ms，最后变为负值，在转子电压下降的同时电流和定子电压发生了剧烈摇摆，之后出现保护动作。工作人员对励磁功率电源的交流侧开关进行了检查，发现开关的辅助接点发生松动，松动造成开关处接触电阻偏大，导致励磁系统逆变灭磁后引发了失磁故障。为避免失磁故障发生，及时发现开关接点处的故障，可以在励磁功率电源的交流侧开关的辅助接点处安装一个故障监控录波器，对这一部位加强监控，同时要定期对这一辅助接点进行检查，及时进行紧固，不断提高辅助接点的可靠性，减少并预防失磁故障的发生。

2.发电机非全相运行故障

某水电站在机组起动后发电机升压时，电压先上升到额定值，之后迅速下降到0。工作人员对机组进行手动起励，发电机的定子和转子绝缘经检测都正常，单独进行发电机和励磁逆变试验，发现发电机出口电压都可以稳定在额定电压，但是将发电机出口开关推到工作位置的过程中有报警显示母线B相有金属性接地，但开关到达实验位置后报警消失，由此可以判断是发电机出口开关发生了故障。由于开关没有断开，发电机升压后，三相电压不同期使励磁调节器的控制脉冲被破坏，发电机电压自动逆变灭磁。因此在故障发生时，工作人员要检查报警记录，及时分析并发现故障原因，提高责任意识，认真做好开关运行、检修工作。

3泊复励式励磁故障

自复励方式的励磁系统虽然线路复杂、维护难度大、工作量大、对环境要求高，但是对静态电压的调节精度比较高，而且在发生短路的时，可以提供强励电流，具有很强的电流补偿作用。某水电站采用双绕组电抗分流励磁系统，机组启动之后，发现发电机出口电压三相不平衡，并网之后增加机组无功负荷，发现发电机的励磁电流逐渐减小，最后使发电机处于欠励磁运行状态，进行检查之后发现，励磁线圈的主、副绕组相序出现了错误，导致机组无功负荷不断增加时励磁电流不断减小。为了解决这一问题，工作人员要改正主、副绕组的相序，不断提高检修与验收的质量。

4.整流电源故障

某一水电站采用的是26MW的可控硅自并激机组，启动机组后发电机却不起压，工作人员对机组的外部条件进行了检查，没有发生异常，励磁装置也没有发生报警。在这种状况下可能出现的故障原因是励磁调节器和可控硅整流装置电气回路发生了故障或者是整个电源都出现了故障。为了解决这一问题，需要对两个可能性的故障进行排除，工作人员先检查励磁调节器和可控硅整流装置的电气回路，但没有发现异常，第一种可能可以排除。之后检查可控硅电源，发现电源输入闸刀的B相发生了断裂，导致整流电源缺相，因此发电机无法正常起压。励磁装置不报警是因为闸刀的一侧相断裂后导致励磁同步电压无法建立，同时，由于同步电压回路设置的故障信号报警灵敏度太低，使得警报无法发出。为了解决这一故障，工作人员应当更换可控硅电源断裂的闸刀B相，并且提高同步电压回路故障信号进行报警的灵敏度，经过试验测试正常之后可以投入使用。

结语：

总之，励磁系统是水电站的重要组成部分，一旦发生故障，应及时查阅系统操作记录和报警记录，仔细分析励磁系统故障原因，判断故障发生位置，在励磁系统设备检修过程中，严格把关，做好系统设备的检查和试验，检修完成后及时验收，避免励磁系统设备在投运后再次发生故障，全面提高水电站励磁系统的安全性和稳定性，推动我国水电站快速发展。