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摘要：励磁系统是一种能够持续提供发电机励磁电流的装置，保障发电机长期供电稳定的电源设备。因励磁系统可维持发电机组电压在给定的水平，确保电力系统并联机组的安全与稳定，所以，保证该系统的稳定运行以及处理励磁系统故障，对水电厂长期供电稳定具有十分重要的意义。本文将根据水电励磁系统的概述，和影响其安全运行的因素，深入分析水电厂中励磁系统的常见故障和相关的处理策略。
关键词：水电厂；励磁系统；发电机
一、水电励磁系统概述
水电厂励磁系统包括发电机励磁电流电源和相关的附属设备，主要由励磁调节器和励磁功率单元组成。励磁调节是根据设定好的调节准则，通过采集接受的信号最终实现控制励磁单元的输出。励磁电流由发电机转子产生，励磁系统的运行稳定可以保障电力系统并网机组的运行稳定。通常对于水电机组来说，根据机组的容量不同，其励磁方式也不同。容量大于500kW的机组励磁方式采用自并励可控硅励磁，小于500kW的水电机组励磁方式为双绕组电抗器分流自复励方式，投产较早的水电机组励磁方式为永磁副励磁机和交流侧串联相复励方式。自并励静止可控硅整流励磁系统的组成包括励磁变压器柜、交流隔离开关柜、整流柜、直流灭磁开关柜、直流隔离开关柜、非线性电阻柜、辅助柜、调节柜。
二、影响励磁系统安全运行的因素
1.环境因素
因水电厂的运行环境通常都比较潮湿，特别是在雨季厂房内水汽过重，空气湿度比较大，很容易影响到设备的绝缘，极易造成控制回路出现问题等相关情况。对于水电厂来说，其基础设备主要属于旋转设备，振动幅度较大，对相邻设备的运行会产生不同程度的影响，而励磁装置通常都会安装在发电机组旁，所以很容易会出现回路松动或者接触不良的情况。再加上励磁系统有一些是强迫风冷冷却，容易使屏柜吸入更多的灰尘，导致电子元件中所覆盖的灰尘较多，很容易影响到励磁系统的稳定运行。
2.装置抗干扰因素
微机励磁装置所有的开入开出量一般都是通过通讯线与主控制器之间进行通讯来传递相关的信号，当受到外界环境磁场或电场等相关因素干扰时，容易出现系统参数丢失等相关缺陷，所以要加强相关装置的抗干扰能力。
3.pss参数整定对系统的影响
近年来，随着电网规模的日渐扩大，发电机的单机容量也在不断增加，再加上快速励磁系统的投入使用，直接造成了系统阻尼减弱，易引起系统产生低频震荡，对系统的稳定运行造成了严重影响。为增加系统阻尼，进而提高系统的稳定性，在发电机侧需要加装PSS，这是抑制低频震荡非常经济有效的办法。Pss的性能是否稳定直接受到其参数的影响，因此，如何优化和协调Pss参数是目前十分值得深入研究的一个课题。PSS参数的优化是一个非常复杂的过程，它是一个多约束、多变量的混合非线性规划问题。
三、励磁系统巡检的主要项目和内容
第一，调节器柜。检查项目和内容主要有：Ⅰ、Ⅱ套调节器运行状态、元器件运行情况、显示屏运行情况、面板指示灯、模拟量采样、开关量状态、运行方式、显示时间、板件通讯情况、故障情况、异常情况等；第二，功率柜。检查项目和内容主要有：输出电压表、输出电流表，检查其均流系数，一般系数均要大于0.85；柜内电源的开关，所有开关均应该全部处在合闸位置；风机正常开启且运行正常；功率柜温度正常；液晶屏显示正常；屏内元件无异常。第三，灭磁开关柜。检查项目和内容主要有：直流电压表和电流表。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆主要查看表值是否符合标准，灭磁开关位置指示是否与当前运行状态一致；起励电阻，主要是查看是否有变色或者发热现象；灭磁过压保护组件，检查其电阻是否有变色或者发热现象，指示灯是否正确。
四、水电厂励磁系统常见故障及对应措施
水电厂励磁系统在没有故障发生时，基础设备的运行参数是较为平稳的，且在允许指标范围内正常浮动，不会出现明显变化。但若供电系统出现故障，例如机端电压、励磁变电压等外部电气量发生异常或内部对此采样异常，那么传输的电压将不再稳定。以励磁变高压侧相间短路故障为例，尽管励磁装置调节功能正常，强励动作，但机端电压开始迅速跌落，且由于励磁变存在相间短路故障，励磁变低压侧三相电压必然不对称且中性点偏移，导致整流桥同步电压不正常，整流桥同步移相触发混乱。接下来整流桥输出值迅速跌落至0V。之后励磁电压来回波动，励磁变差动保护动作发出灭磁开关跳闸指令。
由于水电厂的供电线路覆盖面积较大，在进行故障维修时要有针对性，尽可能减少断电影响。在检修时尽量使工作在局部进行，在明确维修方案后要用最少的时间更换损坏的零件，确保供电系统的正常运行。检修是保证系统运行安全的有效手段，若故障出现在系统的最外层，用观察法就可对其进行判断，若发现设备表面有明显的烧焦痕迹，则表示发生了短路故障，若故障出现在系统内部，就要借助仪器来测量参数。另外碳刷磨损会产生明显的滑动声音，工作人员也可通过听设备的运行过程中是否有杂音来判断。通常检修工作都是在断电时开展的，利用万用表来测量电压和电阻，同时检查保护绕组的完整性，若表面有较明显的烧黑痕迹，且阻丝熔断，那么就能初步判断这是由于电压过大而造成的故障，若在后续检查中未发现其他问题，替换新的完整阻丝，并看其能否正常运行。
整流桥电流不平衡。衡量各整流柜电流平衡程度的参数成为均流系数，新的行标DL/T843-2010要去达到0.90以上。如果励磁系统均流系数达不到这个要求，系统又长期处于接近满负荷工作状态。电流大的那个电流柜就会出现故障，如可控硅老化、快熔熔断等，从而影响到元件的使用寿命，降低了系统的平均无故障时间。目前GE和SIEMENS的产品都采用物理均流，即通过调整上述电缆长度或改变母排宽度的方式来调节，只有ABB的UNITROL产品是智能均流，不用通过物理均流就可实现0.98均流系数的目的。
五、水电厂励磁系统维护及检修的注意事项
在检修励磁系统故障时，要注意检测触发回路是否能正常运行，又因为正常运行时触发回路能自动对回路进行持续性的检查与监视，所以只要在开环实验时拔出一组脉冲插头，模拟脉冲故障，对回路进行检测。还要检查灭磁回路和灭磁开关部位是否有灰尘、污垢或触点烧灼问题，若有灰尘、污垢则使用干布或毛刷对开关进行清理，打开灭弧室，对触头进行检查，若有灼伤的情况，则用细砂纸打磨灼伤点。灭磁开关每次带额定电流及以上电流分闸后，要检测灭弧室和触头，用压缩空气喷走消弧室中的烟雾，同时若有触点烧损的情况，则要对其进行打磨。
结语：综上所述，在水电厂励磁系统出现故障时，要第一时间查看相关的报警记录和操作记录，判断出所出现故障的位置。在进行设备检修时要严格把关，仔细进行试验和检查，把好验收关，避免设备在运行时出现故障。励磁系统作为水电厂的重要系统，其安全运行与整个机组和电网的安全稳定运行是息息相关的。
参考文献：
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[3]徐洪亮，吴学坤.对河口水库电站水轮发电机组励磁系统的技术改造[J].小水电，2012（5）：57-58，67.
作者简介：
张寅，男，1986年11月生，湖南省怀化市沅陵县人，2008年本科毕业于长沙理工大学电气工程学院电气工程及其自动化专业。2015年取得华中科技大学电气工程及其自动化专业硕士学位，目前在五凌电力有限公司托口水电厂安全生产部担任生产技术专责工程师，主要从事水电生产技术管理工作。
论文作者:张寅1,刘武2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/17
标签：励磁论文; 系统论文; 水电厂论文; 机组论文; 稳定论文; 回路论文; 故障论文; 《电力设备》2018年第13期论文;