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摘要：现阶段人们生产和生活方式的改变使得用电负荷不断增加，并对发电企业的电力供应稳定性提出了较高的要求，在发电系统中的同步发电机中，其静止励磁装置发挥着重要作用，所以本文在基于可控硅静止励磁装置运行原理的基础上，对影响同步发电机稳定运行的比较常见的静止励磁装置故障进行原因分析，并提出相应的故障处理措施，以供参考。
关键词：同步发电机；静止励磁装置；故障；处理措施
1引言
近年来随着我国经济的发展和人们生活水平的提高，人们日常生活和生产中的用电设备数量不断增多，增加了对电能的需求量以及对电力供应质量和稳定性的要求。在发电系统中，同步发电机是重要的电能转换电气设备，其组成结构中比较重要的部分就是其励磁系统，在发电机的运行中主要起到根据发电机的运行状态来向发电机的励磁绕组提供一个直流励磁电流，而且此电流为可调节的，用于适应发电机不同运行方式的要求。在同步发电机的励磁系统中，静止励磁装置的接线和结构较为简单，而且运行中的反应速度较快、运行维护方便、造价也较低，所以在目前的大型发电机组中被广泛应用。但是同步发电机励磁系统在运行中出现故障不仅会造成其烧毁的危害，而且影响整个电网的稳定运行以及电力用户的用电质量。其中励磁装置是静止励磁系统中比较容易出现故障的部位，所以本文就对其常见故障和处理措施进行研究。
2可控硅静止励磁装置原理
为了对可控硅静止励磁装置的运行原理进行分析，本文以自并励励磁系统为例进行介绍和分析。由于在励磁系统中，发电机是进行励磁功率制造的主体，而且在运行中直流电流通过转子时，需要应用三相可控硅整流桥和整流变压器来确保自并励励磁的实现，并保证直流电流具有可调节性。对于以单机运行作为主要运行状态的发电机组来说，利用励磁系统可以实现对电流大小的改变，其目的就是确保发电机端产生电压的恒定性。在此调节过程中，如果发电机的负荷增大就会使得电枢反应增强，这就会导致发电机端电压的下降，此时就需要通过电压互感器来对机端电压进行有效传递，并且将机端电压传递给检测放大单元，在此电压的传递过程中会由于电压和给定电压的不同而产生一个偏差信号，通过放大此偏差信号就可以产生一个对电压进行控制的信号。将此信号传输给移相的过程中就会触发单元以及脉冲相位，并且对此控制电压信号进行放大和向前推动，从而实现对控制角的减小以及可控硅桥输出的增大，在此过程中也会出现励磁电流增大的现象，从而使得发电机端的电压得到有效提升，最终实现电压中的自动负反馈调节。此外，在发电机负荷减小的过程中也会发生上述相反的过程。另外对于发电机组的主要运行状态即并网运行来说，励磁装置还可以在发电机的输出过程中对无功公率的大小进行调节，这样也可以实现对系统运行中电压稳定性的控制。而且还要在励磁系统中设置空载低频保护、欠励限制、空载过电压和过励限制等来确保发电机组处于安全运行的状态。
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3同步发电机静止励磁装置常见故障与处理措施
3.1整流变压器高压熔丝熔断的故障
此故障在同步发电机静止励磁装置中比较常见，主要表现为：在整流变压器高压侧中产生熔丝熔断的上述故障，此时就会使得在变压器中出现原边缺相的问题，此时也会导致在变压器的副边中出现一定的变化，所以就会导致二者出现不同步的问题，也就会导致此装置中的调机器失效，而静止磁力装置中的可控硅也就会呈现出失控的状态，并且会使得整流桥输出中形成大幅度的下降现象。针对此类故障，在对其进行处理时，由于此故障会导致发电机无法正常运转，所以需要对装置进行断电并更换出现熔断故障的熔丝。
3.2发电机并网运行时无功波动大的问题
在同步发电机处于并列运行的状态下时就会在电力系统的无功负荷中产生一定的变化，这就会导致在各个机组之间需要进行无功负荷的重新分配，此时如果励磁装置中可以实现对调差系数的自动调节就会实现上述过程的顺利进行，并且能够确保无功潮流在运行中的合理分布，实现电网运行中始终处于最小的损耗状态中。而需要实现上述过程并且确保机组有效运行的必要条件，就是要励磁系统运行中的正调差系数应与发电机端的并列运行状态保持一致来确保无功负荷能够实现合理分配。此外，还要确保发电机在负调差系数状态下能够在高压母线上进行并列运行，并且此时在使用变压器时不能将其在发电机端进行并列运行。
基于以上原理，发电机在并网运行中出现的无功波动较大的问题主要体现在会在发电机中运行中产生一定的无功负荷，如果此时系统电压处于不断波动的状态，就会在机组中产生比较灵敏的无功调节，这就会导致在系统运行中出现功率因素表、无功功率表和励磁电压表中形成频繁的摆动问题，并且会表现出比其他并列机组更大的变化幅度，这主要是由于在励磁装置的调差率中出现了不合理的整定问题。在发生上述故障之后，就需要检查发电机的正负调差，确保发电机处于并网发电的状态，以及在发电机中存在无功负荷，并且将调差波段开关的位置设置为0档，在少带有功的基础上，将波段开关位置设置在1档或2档。此时如果机组在发电机端电压母线上进行并联运行，就需要通过正调差的应用来对上述问题进行调整和解决。如果检验过程中发现发电机处于负调差状态就需要停机进行调差电流互感器极性的更换。而如果是正调差则需要增大电机中的调差系统来实现对机组无功的合理分配。
3.3单相可控硅击穿的问题
此故障主要表现在此故障发生时主要是使用负反馈控制原理来确保励磁电流稳定并且在无功和电压中产生恒定的现象。且此故障发生时会使得可控硅全开通，如果控制角的读数为108°就会输出最小的故障整流桥来对较高的励磁电压进行维持。而如果产生故障就会使得调节器无法对励磁电流进行控制而导致数值远高于额定励磁电流，这样就会在整流桥交流侧三相电流中产生不对称的现象而使得直流分量较大，并导致励磁变压器激磁电流中形成剧增的问题，如果此时的铁芯处于饱和状态就会导致高压绕组绝缘烧毁。
当发生此故障时就需要在确保可控硅器件质量并保证其对电压进行限制作用下，加装阻容吸收装置，并且在可控硅二极管和可控硅元件中使用快速熔断器来起到短路保护的作用，当故障发生时就会出现快速熔断来确保故障元件退出，避免设备处于不对称运行状态下而被烧毁。
4结语
发电系统的同步发电机静止励磁装置对于系统的稳定运行具有重要作用，其在运行中容易出现整流变压器高压熔丝熔断的故障、发电机并网运行时无功波动大的问题、单相可控硅击穿的问题，这就需要对可控硅静止励磁装置的原理进行分析来查找上述问题的原因，并采取相应措施来进行处理和预防，避免问题的在此发生以及故障发生时对其他系统和装置的有效保护，提高电能输送的可靠性。
参考文献：
[1] 王树文, 任洋, 滕巍. 同步发电机静止励磁装置的故障分析与处理[J]. 中国新技术新产品, 2017(12):43-44.
[2] 赵峰, 陈洪彬, 张海涛. 同步电动机励磁柜常见故障及处理方法[J]. 冶金设备管理与维修, 2017, 35(1):23-25.
论文作者:王良兴
论文发表刊物:《科技新时代》2018年8期
论文发表时间:2018/10/19
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