摘要：为了能够有效的保证双绕组电抗分流式励磁装置运行过程的安全性以及稳定性，本文在了解双绕组电抗分流式励磁装置的基本组成以及基本原理的基础上，进一步详细分析了双绕组电抗分流式励磁装置的不足点，并有针对性的给出了相应的改进措施。
关键词：双绕组；电抗分流式励磁装置；不足点；改进
1.引言
现阶段，对于我国农村的小水电站低压发电机组来说，其采用的主要励磁方式是双绕组电抗分流励磁系统，同样的，这种类型的发电机组最容易发生故障的位置也是该系统。农村小水电站之所以比较容易在励磁系统发生故障，经过研究分析可以发现，其主要原因包括以下几种：其一是农村水电站的位置大多处于电网线路的末端，距离符合中心比较远；其二是农村水电站的线路电压一般具有比较多的变化，并且偏离额定值的幅度也比较大；其三是农村水电站对于鱼形的管理措施不够严密；其四是对于农村水电站的维修保养不到位等。一旦水电站发生了励磁系统故障，那么发电机运行的安全性以及稳定性将会受到一定程度的影响，此外，这些故障也会影响发电站经济效益的发挥。为了能够在真正程度上降低双绕组电抗分流励磁系统故障发生的概率，本文经过相关研究分析，提出了相对应的几种可以正确处理此类系统的措施，具有比较深远的现实意义。
2.双绕组电抗分流励磁系统的基本组成以及原理
对于双绕组电抗分流励磁系统来说，其主要组成如图1所示。该系统的主要组成包括以下这些部分：发电机主绕组，图中的LG；发电机附加绕组，图中的LG1；励磁绕组，图中的LG2；分流电抗器，图中的RE；三相整流桥，图中的VR；自动电压调节器，图中的AVR；分流晶闸管，图中的VTH1；触发脉冲电流放大晶闸管，图中VTH2；电流互感器，图中的TA1以及TA2；三相电压互感器，图中TS；给定电位器，图中RP；调差电阻，图中的R2等。
图1 双绕组电抗分流励磁系统的主要组成
在发电机开启并达到一定的转速之后，LG1可以在转子磁极里面所存在剩磁的作用之下感应出电压，并通过VR的整流作用提供给LG2，从而用于加强励磁，从而增加LG1的感应电压，然后再通过VR的整流作用供给给LG2，进一步加强其励磁，经过这样的反复作用，发电机就可以很快速的建立空载额定电压。当发电机是带着负荷进行运行的时候，通过LG部位的负荷电流的其中一部分就会在RE、LG1以及VR的整流作用下流入励磁回路，从而达到加强励磁，补偿负荷电力的去磁效果，这样就可以使得整个励磁电流随着负荷电流的改变而自动的发生相应的变化，进而让整个系统的端电压能够在稳定的状态下运行。并且在此基础上，此装置还将TS以及TA所采集到的电压、电流信号以及BP给定值等作为主要依据，通过AVR自动的对VTH1的导通角进行了相关调整，通过对分流电流值的改变来达到自动调节励磁电流的主要目的，让发电机端的电压更加稳定，实现无功调整差别。
3.双绕组电抗分流励磁装置的不足点
3.1无法起励建压的问题
无法起励建压的问题主要指的是机组处在备用状态的时候，正常开启到达空载的位置，当机组的转速升高至额定值的时候，发电机的一下部位均没有指示：其一是发电机的电压；其二是发电机的频率；其三是发电机的励磁电流表。
在发电机运行的过程中，这种类型的故障是最常见的，引起的因素也是多方面的，可以按照以下次序来找到合适的故障点。
一是对发电机的电刷以及滑环处进行检查，砖窑检查的内容是包括点刷粉以及电刷弹簧的状况，从而避免出现励磁回路短路以及接地等状况。
二是对机组导叶开度以及励磁给定电位器进行检查，观察其是否处于空载开度的位置，在需要的时候可以通过适当提高机组的转速来避免出现发电机剩磁不足的问题。
三是通过万用表测量发电机此时定子电压的大小，如果电压比5v低的话，说明发电机所具有的剩磁是比较少的，因此应该对发电机进行一定的充磁操作。
四是在停机的状态下对电刷以及滑环的接触状态进行一定的检查。可以使用万用测量表测量回路的电阻值，应该注意的是测量的时候要将测针与接线端子接触好，如果测量电压在0.5Ψ以上就说明接触不好需要进行一定的处理。
五是将发电机的上罩打开，认真仔细的检查励磁系统的各个接头是否出现诸如断裂、短路以及接地等问题。
六是用万用表检查整流元件有没有开路或者是击穿等问题，并且应该注意不能拆开相应的连接线，保障判断的正确率。
七是要更换成比较完好的自动电压调节器。
3.2欠励的问题
在正常运行的时候，发电机的励磁电流会比较大幅度的减少的现象就是发电机欠励磁的问题。欠励问题发生的时候，发电机励磁电流表和无功功率表就会减少，调节给定电位器之后，就不能将发电机调整到额定的励磁电流值，但是发电机依然可以稳定、安全的运行。在检查欠励故障的时候最先应该做的就是要打开发电机的上罩，如果发电机处于运行的状态，可以用钳形电流表来对励磁系统进行相关的检查，看看交流回路三相电流是否存在缺相的问题，然后按照正常步骤停机做进一步的检查与处理。
其一是缺相的情况。主要应该检查的内容包括以下几点：一是相分流电抗器、附加绕组以及整流桥接线头处是否有断裂问题或者是松动问题；二是检查整流元件是否存在开路问题；三是分流电抗器绕组以及附加绕组的内部有没有发生开断。其二是未缺相的情况。应该检查分流晶闸管，看其是否出现击穿问题，并且还应该检查自动电压调节器的接线头，看其连接是否牢固。
3.3失磁的问题
失磁问题通常指的是发电机在正常运行的状态下励磁电流完全消失的现象。发电机在发生失磁故障的时候主要有以下表现：其一是发电机转速会升高；其二是励磁电流为零；其三是无功功率的数值要比零小；其三是功率因数比较超前；其四是有功功率表的指示数值有摆动；其五是定子电压表的数值会降低；其六是定子电流表的数值会比较大幅度的增加并伴随着摆动等。当发电机出现失磁问题的时候，可以按照下面的方式进行检查。
首先是检查励磁系统各个器件的外观，看其是否会有过热以及烧焦等现象，并且还应该认真的检查分流电抗器以及附加绕组等等的接线头，观察其是否出现断裂以及松动等问题。然后是要对励磁回路进行一定的检查，看其是否有短路问题。接下来是将相应的连接线拆开来用万用表进行检查，看整流元件有没有开路问题。最后是用万用表分段分部件的对以下部分进行检查，看其是否出现开端的问题，如分流电抗器绕组以及转子绕组等。
3.4过励的问题
过励问题指的是发电机在正常运行状态下，励磁电流大于额定值并且已经不能够自动进行调节的现象。分流晶闸管具有可以自动调节励磁电流的主要功能，如果这一功能丧失了，那么就会导致这一故障的发生。对于故障的检查主要包括以下步骤。一是对分流晶闸管进行检查，看其是否开路；二是检查触发晶闸管是否完好无损；三是对机端三相电压测量变压器进行检查，观察其是否正常，电压值是否达到额定值；四是看电流互感器的回路是不是在正常状态；五是换成比较完好的自动电压调节器。
4.双绕组电抗分流励磁装置的改进措施
在确定双绕组电抗分流励磁装置的故障问题之后，对其常见故障的处理一般都是比较简单的一些工作。对于大多数的故障来说，只需要采取以下措施就可以：其一是将损坏的器件进行更换；其二是重新紧固接线头；其三是清除在器件上的电刷粉以及尘埃，保证器件的绝缘效果；其四是对器件的绝缘层进行一定的补休等。但是有些特殊的故障则需要进行以下处理
首先是对发电机进行充磁。对于发电机充磁可以采用6V的干电池组，也就是将发电机组短时接到发电机励磁绕组接线端子上，应该注意的是在这个过程中要按照电池组的极性，不能接反了，在发电机起励升压之后，要快速的离开电池组，这样充磁过程就完成了。
其次是对滑环进行一定的磨光处理。磨光滑环的时候可以采用砂纸再配合木块的情况下进行，将机组开到额定的转速，在用较粗砂纸粗磨之后再采用00号的砂纸进行细磨，一直到达到相应的粗糙度要求。
最后是对电刷进行一定的更换和研磨。在更换电刷的时候应该保证其型号以及规格都是与原来一样的，并且一次更换电刷的数量应该保证在机组总点刷量的三分之一，如果是必须需要超过电刷总数量的三分之一的话，那么就必须先将负荷保持在一半左右的情况下运行一定的时间，直至电刷和滑环磨合之后才能够满负荷状态下运行。
5.结束语
本文进过对于农村小水电双绕组电抗分流式励磁装置的相关研究，认为下去上述对应方法以及措施可以有效的降低有关水电站发生励磁系统发生一系列故障的概率，从而在很大程度上提高了相关维修工作人员的工作效率，并且发电机组运行的安全性以及稳定性也得到了一定程度的提高，保证了水电站所获得的经济损失。
参考文献：
[1] 李春东，马涛，关士深，等. 磁控电抗器励磁绕组感应高压对励磁系统的影响及对策[J]. 智能电网，2017，5（5）：464-468.
[2] 马骁. 磁阀式可控电抗器的快速励磁技术研究[D]. 华北电力大学（北京）华北电力大学，2016.
[3] 李峭. 故障电流激励型混合式开关的设计与分析[D]. 大连理工大学，2016.
论文作者:钟锐
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/17
标签：绕组论文; 发电机论文; 励磁论文; 电抗论文; 电压论文; 电刷论文; 电流论文; 《电力设备》2018年第17期论文;