摘要：本文通过对NES6100系列励磁调节系统调试过程中出现的短路故障进行分析和讨论，并结合积累的运行经验，对其故障诊断技术所存在的问题及其特点进行深入性的探讨。
关键词：励磁系统；触发角；续流电阻；无功波动。
发电机励磁系统是发电机的重要组成部分，它对发电机自身及电力系统安全稳定运行，起着重要的作用。发电厂两台发电机励磁系统目前采用某汽轮机厂家励磁调节器，该系统为2008年投运，已经运行10年。因寿命到期在近几年运行期间，该励磁系统故障频繁。
针对以上问题，也全方位与使用某汽轮机厂家机组的兄弟厂家技术交流，大部分厂家存在的问题与我公司相同，部分单位已经更换了其他厂家的励磁系统，为解决励磁系统目前存在的问题，确保发电机组大修后机组安全、稳定运行。建议利用大修期间，对励磁系统整体升级改造。
发电厂针对某汽轮机厂家机组配套励磁系统以及我公司其它励磁厂家进行多方面交流，新疆昆玉发电机组及我公司1#TRT机组的励磁系统，均采用北京前锋科技有限公司的产品WKLF-502，均能正常运行。但是北京前锋励磁系统在某汽轮机厂家三机无刷励磁机组中没有使用业绩，经咨询南京南瑞励磁系统在某汽轮机厂家三机无刷发电机有相关业绩。
17年8月3日～4日，装备部与发电厂一行3人到上海宝钢梅山钢铁公司（简称：梅山钢铁）、国网南瑞集团公司（简称：南瑞集团）对南京梅山钢铁2台某汽轮机厂家三机无刷发电机进行了现场考察，梅山钢铁励磁系统均采用南瑞SVAR-2000第二代发电机励磁系统，运行至今未出现任何问题，其发电机、副励磁机、励磁机参数均与我公司发电机组一致，证明某汽轮机厂家无刷励磁发电机完全可以采用其它厂家励磁系统，不是仅局限于某汽轮机厂家自身的励磁系统。
根据南京梅山钢铁两台三机无刷励磁发电机的使用情况，以及南瑞励磁系统生产现场考察，南瑞励磁系统在国内使用业绩较突出，南瑞集团从研发、设计、生产、售后等综合实力在国内排名超前，南瑞励磁系统质量可靠，稳定性较强。比容量机组励磁系统价格约25万元左右，与某汽轮机厂家配套励磁系统对比，其性价比较高。为了确保发电机组大修后，励磁系统安全稳定运行；综合考虑，本次改造优先选用南京南瑞第四代NES6100系列励磁调节系统。
一、NES6100系列励磁调节系统调试过程中问题及处理分析
1、29日晚零起升压，机端电压无法升到额定。
1）具体现象
2018年4 月29 日开机，当机组转速达到3000 转后，对永磁机输出电压进行测量为210V，频率为400Hz。通过修改工控机励磁软件界面投入零起升压功能，现地建压，随后现地手动增磁增加电压给定，发现随着机端电压的上升，触发角度下降迅速。当触发角度下降到60 度时，机端电压达到70%，励磁电压、励磁电流及触发角发生异常，调节器自动逆变。怀疑是续流回路问题，
主回路如下图：
单相全控桥主回路示意图
2）原因分析
单相整流励磁，续流电阻一般取转子电阻的10 倍左右，此励磁系统续流电阻为12 只100Ω/200W 电阻四并三串，最终续流电阻阻值为75Ω。其中在正极串联二极管，以防止励磁机转子电流与续流电阻形成回路，可控硅因无法维持最小工作电流而关断。用万用表电阻档量二极管正向电阻为125KΩ，反向电阻为1.041MΩ，二极管档量正向压降为0.66V 可见二极管正常，但因其正向电阻过大，失去为维持单相全控桥正常工作的续流作用。建压后单相全控桥接受调节器所发脉冲开始整流，由于励磁机转子感性作用，可控硅无法正常的开启与关断，导致整个整流装置无法正常工作。设计中单相全控桥的续流电阻串联二极管采用的是三相全控桥中频整流桥的方案，且在此励磁系统为首次应用。由于厂内无法模拟转子，该方案只能在现场进行动态验证。
3）检验方法
将整流柜去励磁机的电缆拆除，甩开二极管，调节器在开环状态下做整流装置的小电流试验。整流装置能够正常工作，输出直流电压正确，问题解决。
2、4月30日发电机并网后，无功波动，修改参数后机端电压过压解列。
1）具体现象
4月30日并网，并网后发现无功有较大波动，随即在调节器励磁界面查看定子电压和定子电流一次值。发现励磁界面的机端电压100%对应的是一次值10.5kV，但保护装置上一次值并未达到机端额定电压10.5kV。现场排查后，发现励磁参数中，PT 变比为138。经电厂人员确认为105，此处变比写错。在电话沟通中，现场励磁调试人员未严格按照要求，将调节器切到手动方式（电流闭环），在自动方式（电压闭环）下对PT 进行修改，导致机端电压过压过压。
2）原因分析
NES6100 励磁调节器包含两套调节装置，每个装置又包含电压闭环（自动方式）和转子电流闭环（手动方式）。当在电压闭环下时以机端电压为控制量，当电压给定不变，机端电压低于电压给定时，触发角度减小以增大转子电流提高机端电压；机端电压高于电压给定时，触发角度增大以减小转子电流降低机端电压。当在电流闭环下时以转子电流为控制量，当电流给定不变，转子电流低于电流给定时，触发角度减小以增大转子电流；转子电流高于电流给定时，触发角度增大以减小转子电流。
当调试人员修改PT 参数前，保护装置显示的定子电压一次值在10kV，接近机端额定电压。励磁界面定子电压一次值计算公式为：“定子电压一次值=PT 二次电压值*PT 变比*采样系数”，若要显示正确的一次值必须保证PT 变比和采样系数同时正确。调试人员突然将PT 变比由138 改为105，导致机端电压采样值突然下降到76%。此时电压给定100%未变，机端电压采样值低于电压给定（而实际机端电压为95%左右），根据调节器调节原理，触发角度减小，引起转子电流突增，机端电压过压解列。
3）检验方法
解列后，仔细核对各项参数，发现PT 变比实际为100，不是138 也不是105，功率因数与电厂参数也不符。将所有参数修改正确后，再进行零起升压校验后机端电压显示正常，并网后有功无功稳定，问题解决。
总结
励磁系统作为发电站的重要设备，能否正常工作，直接影响到发电站的安全、经济和稳定运行。当励磁系统出现故障时，要根据机组是否第一次启励建压，认真分析启励前后的有关测量参数、信号指示及其变化情况和系统故障、机组有关保护动作情况，以合理确定检查的重点和步骤，达到快速处理故障的目的。
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论文作者:田卫兵
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/17
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