摘要：在改革开放的新时期，我国的国民经济在快速的发展，电力资源具有十分重要的作用，可确保电能的稳定供应，为各行各业的正常运行提供基础条件。本文根据以往工作经验，从火电厂大型汽轮发电机无刷励磁系统常见故障分析、火电厂自并励静止励磁系统常见故障分析、火力发电厂发电机失磁故障分析三方面，论述了火力发电厂发电机励磁系统常见故障分析。
关键词：火力发电厂；励磁系统；常见故障
引言
在发电机系统中，励磁系统是重要组成部分，作用在于提供可进行调节的直流电流，确保机端电压稳定，从而满足发电机运行要求。但励磁系统在运行时由于受到诸多内外因素的影响常出现一些故障，影响其作用的发挥。为此，有必要通过分析掌握励磁系统常见故障类型与产生原因，为故障防治提供参考。
1火电厂发电机励磁系统基本结构
为了实现机械能或者其他能量与电能的相互转换，同步发电机需要有一个直流磁场，直流电流为发电机提供所需要的直流磁场，提供直流电流的系统就是励磁系统匡。而提供直流电的方式又分为直流发电机供电、交流发电机供电和无励磁机种。其中，无励磁机是指在励磁方式中不设置专门的励磁机，而通过发电机本身获取励磁电源，经过整流后再供给发电机本身励磁，该方式被称为自励式静止励磁。自励式静止励磁又分自并励和自复励种方式，自并励方式通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流，经整流后供给发电机励磁，这种励磁方式的优点是结构简单、设备少、投资省和维护工作量少。自复励方式的励磁电源由电压源和电流源叠加而成。其中，并联在机端的励磁变压器与串联在发电机中性点的励磁变流器又称串联变压器的二次绕组在交流侧相串联，然后经可控硅整流后，供给励磁绕组。这种励磁方式的励磁功率不仅取决于定子电流和电压，而且取决于电压和电流间的相角差。本厂机组就采用了无励磁机的自并励励磁方式。
2火电厂大型汽轮发电机无刷励磁系统常见故障分析
2.1发电机励磁系统失磁
发电机励磁系统失磁故障是发电机励磁系统常见的故障之一，主要是指发电机运行过程中励磁电流消失，从而出现转子磁场消失，致使发电机出现运行故障。例如，发电机励磁系统直流励磁机而言，当出现发电机失磁故障时，具体体现在以下几方面：其一，发电机断电电压、发电机母线电压出现下降，电压值摇摆不定；其二，转子电压出现异常，电压表或下降（转子短路）或上升（转子开路）；其三，转子电流出现异常，电流表指针无线接近于零（励磁回路开路）或直接为零（转子回路断路），且复励电流相对于正常值要高；其四，在发电机励磁系统中，功率表指示不正常，其中有功表出现不稳定现象，且指示相对低于正常指示值，而无功表的指示直接显示为负。
对此可采用以下方法对发电机励磁系统失磁故障进行处理：通常情况下处于电网中的发电机，当其容量所占比重相对较多时，当发电机出现失磁故障，将导致电网电压出现问题，即电网电压下降甚至崩溃，从而导致电力系统出现运行故障，发生停电问题。对此需将立即解除发电机与电网的连接，并停止发电机运行，对其进行精细化检修。当处于电网中的发电机容量所占比重相对较小时，可对发电机失磁问题进行联网检修，即不必将解列发电机与电网，可执行三十分钟以内的异步运行操作。
2.2系统检查
（1）励磁变外壳。励磁变过去发生过爆炸，目前仅剩框架，变形严重且存在放电痕迹。（2）本体与电流互感器。本体高压绕组B相绝缘上部分出现开裂，且内部铜绕线出现变形和移位。（3）高压离相母线。离相母线和励磁变的连接线出现断裂与弯曲，外罩的变形较为严重。
2.3故障原因
由该发电厂中的电网运行情况可以知，电厂中的机组始终处于孤网之中，如果整个磁场会按照一定的速度进行旋转，磁场转子将会以以下角度度进行运转：
该式中，w0代表定子侧电源的电角速度，wr代表转子旋转中的电角速度，wc代表与磁场相对应的旋转速度。从这里也可以看出，转子励磁电流和定制电流之间也存在很大关联，在工作中相关工作人员应提高重视程度。该火力发电厂实际运行情况包括：第一，有电网的总容量太小，在运行过程中很容易受到其他因素的影响，最终引起更多不平衡问题的出现。第二，如果发电机始终处于低频状态，此时的频率大概能够保持在48.3Hz左右。第三，如果发电机的运转电压较低，对后续运转将会出现很大波动。从上述情况可以看出，由于电网压力过于薄弱，很容易出现新的问题，如负荷不平衡等。
2.4故障处理
（1）在大修作业中除进行常规试验以外，还需进行感应电压试验，以此来增强考核力度，达到保证励磁变压器自身质量的目的。（2）励磁变压器的高压侧电流互感器重新按照穿心式进行提供，舍弃传统的浇注式，尽管其不涉及稳定特性，但仍然有电气距离与电场平衡等方面的问题，除了要对电流互感器布置进行全面评估，还要切实做好后期维护工作；对整流元件均流及均压情况进行检查，要求均流系数不得小于0.85，即： 
（3）建议直接取消绝缘隔板，虽然设置绝缘隔板不是造成本次故障的主要原因，但因所用环氧板具有吸潮特性，且安转位置需要特别分析。先前设置的绝缘隔板可能不仅无法起到预期的隔离作用，还会因为受潮而影响电气绝缘，继而产生爬电。
3火电厂自并励静止励磁系统常见故障分析
3.1 故障基本情况
在某电厂运行过程中，8号励磁互感器通过检测发现了电流突变情况，在很短时间内，该励磁互感器便达到了饱和状态，并在40ms后出现差动保护动作，又经过了10ms，励磁开关关闭，导致跳机现象的出现。
3.2 故障原因
从具体的故障录波图中可以发现，B相回路是整个事故发生的起始位置，由于电流互感器中存在短路电流，此时励磁电流互感器及高压绕组也会参与到其中，为故障发生创造了条件。另外，由于励磁变电动力已经超出了系统所能承受的稳定极限，导致上半部分的绝缘装置已经出现了开裂情况，甚至连高压绕组也出现了移位情况。随着发电机励磁系统的不断运行，故障范围也会得到进一步扩大，出现这种情况的主要原因：首先，电流互感器的自身稳定性十分有限，很难承受住短路所产生的瞬间电流。其次，由于经过电流互感器的电流越来越大，最终会超出电流互感器的最大电流，引发三相短路情况的出现。
3.3 故障处理
在火力发电厂大面积修复作业开展过程中，除了常规实验工作的开展之外，还需要通过实验，对感应电压进行全面掌握，第一，可以提升考核力度和稳定程度，以此来确保励磁变压器的自身质量得到合理控制。第二，励磁变压器中的电流互感器需要进行重新安装和检查，尤其是高压侧部位的电流互感器，必须改变传统的浇注式原理，尽管与稳定性关联并不大，但仍然会出现电场不平衡等问题，对系统的整体运行产生影响。另外，除了对电流互感器的布置情况进行合理评估之外，还要保证维护工作的全面开展，尤其是在整流元件的检查上提高重视程度，将均流系数控制在0.85以上。第三，可以将绝缘隔板取消，绝缘隔板的设置并不是产生故障的主要原因，但由于环氧板具备较强的吸潮特点，在安装位置的选择上也需要进行特殊的分析。整体来看，之前设置的绝缘隔板不仅没有将隔离作用发挥出来，还会因为潮湿现象降低了电气绝缘效果，最终产生爬电问题。
结语
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。定期对励磁系统进行检修，发现问题及时处理，确保机组的安全高效运行是电力工作者的重要职责。本文对励磁系统常见故障出现的原因、现象及解决措施进行了归纳分析，以期为广大电力工作者提供参考和帮助。
参考文献：
[1]贺永刚，赵铁英.UNITROL6800励磁系统故障引起跳机原因分析及改进[J].电工电气，2016（10）：31-35，56.
[2]孙化军.励磁系统故障分析及处理[J].机电信息，2015（9）：43-44.
论文作者:吴小平
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/28
标签：励磁论文; 发电机论文; 系统论文; 电流论文; 故障论文; 转子论文; 电压论文; 《基层建设》2018年第35期论文;