探討水輪發(fā)電機勵磁裝置的調(diào)試與檢修

鄭黎翔

摘要：本文針對發(fā)電機微機勵磁裝置現(xiàn)場調(diào)試和檢修以及運行過程中常見的問題進行了分析和探討，并提出了詳盡的解決方案，對電站運行和檢修人員具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：微機勵磁 ?調(diào)試 ?檢修 ?故障分析

引言：同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩部分組成，它們和同步發(fā)電機結(jié)合在一起就構(gòu)成一個閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，稱為勵磁控制系統(tǒng)。 勵磁控制系統(tǒng)的三大基本任務(wù)是：穩(wěn)定電壓，合理分配無功功率和提高電力。勵磁裝置是發(fā)電機的主要輔機，其性能好壞直接關(guān)系到電力生產(chǎn)的可靠性。

1.發(fā)電機勵磁裝置不能正常升壓

福建古田溪水電廠使用的勵磁裝置是廣科院EXC9000勵磁系統(tǒng)，該勵磁系統(tǒng)在機組大修后，現(xiàn)場監(jiān)控發(fā)出開機升壓命令后，發(fā)電機機端電壓實際值無變化，或者機端電壓先上升后又回落接近零，導(dǎo)致啟勵失敗，其出現(xiàn)的原因分析及處理方法主要有以下四個方面。

1.1硬件方面原因

起勵回路不正常、初勵控制繼電器或初勵接觸器沒有動作、滅磁開關(guān)來的強制停機令或封脈沖、功率柜刀閘未合、水電無大于 95%轉(zhuǎn)速令接入、脈沖回路問題（脈沖回路配線問題，切脈沖開關(guān)斷開）、勵磁調(diào)節(jié)器沒有接收到開機令（外部開關(guān)量配線錯誤）以及機端短路。

1.2軟件方面原因

主要為設(shè)置錯誤及指令錯誤

1.3對起勵失敗的處理過程需要嚴格按照順序排查

如起勵后有沒有異常、起勵接觸器是否動作 、發(fā)電機機端電壓在起勵后電壓上升后又回落、起勵時起勵按鈕接通的時間短，不足以使發(fā)電機建立維持整流橋?qū)ǖ碾妷骸Ｐ璞３置姘迳掀饎畎粹o持續(xù)接通5S以上。

1.4發(fā)電機殘壓低

發(fā)電機殘壓太低，卻仍然投入“殘壓起勵”，這樣即使按起勵按鈕超過5S，也不會起勵成功。需切除裝置的“殘壓起勵”功能，直接用輔助電源（直流電源）起勵。

2. 勵磁裝置在運行當中的故障現(xiàn)象及檢修方法

2.1可控硅的觸發(fā)脈沖對于勵磁裝置能否穩(wěn)定地工作起著至關(guān)重要的作用。

此故障現(xiàn)象為勵磁投入后正常，突然在某工作點勵磁表記開始擺動。本廠曾遇到此故障：勵磁裝置啟勵至發(fā)電機額定電壓80%，然后繼續(xù)增磁到大約90%時，勵磁表計開始反復(fù)擺動，實驗幾次均有此現(xiàn)象發(fā)生。檢查采樣回路，脈沖回路的控制電壓都正常。用示波器觀察脈沖，正常時為雙脈沖，隨著增磁到上次故障點時，雙脈沖變成“三”脈沖。即在雙脈沖的第一個脈沖前沿，又多了一個時有時無的“虛”脈沖，造成可控硅誤觸發(fā)，造成這個故障。懷疑是由于現(xiàn)場較長的導(dǎo)線在電纜溝中形成容性耦合。經(jīng)更換脈沖屏蔽線，并將電纜屏蔽層可靠接地，此現(xiàn)象消除，工作正常。

2.2勵磁波動較大且不穩(wěn)定

勵磁表記擺動較大時，應(yīng)檢查的項目：勵磁裝置從運行數(shù)值變化規(guī)律無常，但當增減磁時仍然可以進行調(diào)節(jié)，這是由于移相脈沖的波動引起的，首先應(yīng)檢查脈沖的控制電壓U？是否正常。而脈沖的控制電壓U？是由勵磁量測值（發(fā)電機電壓或勵磁電流）、給定值經(jīng)PID調(diào)節(jié)所輸出的。因此先檢測勵磁裝置的電源是否正常。再分別檢查給定值，勵磁量測值兩路信號是否正常。其次，當勵磁整流波形脈動成分較大時，勵磁表記抖動明顯。用示波器觀察可控硅整流波形，僅能看到4個甚至2個可控硅導(dǎo)通波形。出現(xiàn)此類現(xiàn)象大部分情況是由于設(shè)備在使用過程中由于現(xiàn)場環(huán)境溫度地變化，震動，氧化作用，使電子元氣件的工作特性和焊接狀態(tài)都受到一定的影響。因此，除了發(fā)生故障時及時修復(fù)外，還要注意平時定期對勵磁裝置進行維護、調(diào)試，及時更換損壞的元器件。

3.勵磁變壓器的相序，相位對于勵磁裝置的影響

勵磁裝置對于可控硅同步信號有著嚴格的要求，因此對于勵磁變壓器不僅要求相序正確，相位也要正常。在古田溪電廠二級電站#1機組勵磁系統(tǒng)調(diào)試中，水輪發(fā)電機升至額定轉(zhuǎn)速后，勵磁啟勵，發(fā)電機迅速建壓。但當繼續(xù)增磁時，突然發(fā)電機過壓，跳開滅磁開關(guān)。懷疑勵磁變壓器接線錯誤，造成可控硅整流失控，從而使發(fā)電機過壓。這套裝置的勵磁變壓器為Y/△11接法，將勵磁變壓器原，次端電纜重新安裝，勵磁工作正常。

勵磁輸出從零值上升到整定值之間發(fā)生大幅度擺動，其變化特點是當增，減磁的量值為一常數(shù)時，而勵磁輸出（表記）上下擺動，甚至時有時無。形成以上的故障，也是由于勵磁變壓器相序錯誤造成的，可控硅的觸發(fā)脈沖與可控硅的陽極電壓不同步，此時的可控硅的導(dǎo)通角的大小由脈沖發(fā)出的時刻決定的，而是否導(dǎo)通則取決于陽極電壓的極性。

對于勵磁變壓器的相序，相位錯誤，可用示波器，相序表進行檢查。也可以測母線與勵磁變壓器原端的電壓差，同相時應(yīng)無電壓，異相時則顯示出電壓差，如此依次測量即可找出故障點并順利解決。

4. 發(fā)電機不能正常滅磁

發(fā)電機同電網(wǎng)解列后，勵磁裝置要把勵磁繞組的磁場盡快地減弱到盡可能小的程度。有利用可控硅橋逆變滅磁，利用放電電阻滅磁，利用非線形電阻滅磁等滅磁方式。在逆變的方式下，逆變失敗不能有效降低勵磁電流。逆變滅磁就是將可控硅的控制角后退到逆變角，使整流橋由“整流”工作狀態(tài)過渡到“逆變”工作狀態(tài)，從而將轉(zhuǎn)子勵磁繞組中儲存的能量消耗掉。

5.勵磁電流與勵磁電壓不成比例

勵磁電壓正常，勵磁電流偏低，并出現(xiàn)局部發(fā)熱現(xiàn)象。這種故障一般是由于轉(zhuǎn)子回路阻值增大所致。如可控硅整流回路的銅排，分流器，以及轉(zhuǎn)子電纜之間的連接接觸不好，導(dǎo)致有高溫跡象。另外就是集電環(huán)和碳刷有效接觸面積減小而使接觸電阻增大。勵磁電流正常，勵磁電壓偏高。用示波器觀察可控硅整流波形，可看到有交流波形。這是由于整流橋中的個別可控硅短路，把交流成分加到直流輸出端。因此，電壓表上顯示的是兩種電壓的疊加值，所以要高于正常勵磁電壓值。

6.結(jié)束語

在工作現(xiàn)場會面對各種千差萬別的故障和現(xiàn)象，相信在問題面前，只要能夠進行仔細的分析，層層分解，就能夠?qū)Ω鞣N的故障進行圓滿地解決。

參考文獻

[1]李志軍（Li ?Zhijun）等.靜止勵磁系統(tǒng)高壓大功率可控硅保護方案探討，中國電工技術(shù)學會邁向21世紀的電工科技學術(shù)會議論文集 ?1996年06月。

[2]廣州電器科學研究院EXC9000勵磁系統(tǒng)技術(shù)說明書。

[3]DL/T 650-1998，大型汽輪發(fā)電機自并勵靜止勵磁系統(tǒng)技術(shù)條件[S]。

[4]GB/T 7409-1997，同步電機勵磁系統(tǒng)[S]