（湖南省电力公司东江水力发电厂 423400）
摘要：发电机励磁控制作为一种经济、有效的稳定控制措施受到广大电力研究者的关注。任何设备在运行中都可能出现故障，而励磁系统在运行过程中一旦发生故障，不仅会影响水电机的稳定运行，甚至可能引发弃水、机组停运等严重事故。因此，为了提高水电站励磁系统的安全性和稳定性，应对水电站励磁系统常见故障的类型、原因、处理措施等不断地进行总结和分析，以提高故障诊断和处理的速度和准确性。
关键词：励磁系统；简介；常见故障；处理办法；预防措施
近年来，我国水电厂规模不断扩大，为了更好地满足现代社会生产和生活的需求，励磁系统在水电厂中得到了广泛的应用。故障快速诊断和排除是维护人员重要职责，本文对水轮发电机励磁系统常见故障与应对措施进行了探讨。
1 发电机励磁系统简介
励磁系统是供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备的统称，主要由励磁功率单元以及励磁调节器两个部分组成。励磁功率负责向同步发电机提供励磁电流，而励磁调节器则是根据电力系统中的信号来调节励磁功率单元的输出，进而保障电力系统的稳定性、可靠性、安全性。（如图一所示）水电站励磁系统主要是通过对发电机组转子电流的控制对发电机组无功功率进行控制及合理分配，在一定程度上提高水电站发电机组在并行运行过程中的稳定性与安全性。由于自动励磁系统的结构相对简单，安全性能好，运行维护方便，被广泛应用。
图一发电机励磁系统的结构
2 励磁系统常见故障及处理办法
2.1失磁故障
在发电机的各类故障中励磁系统的失磁故障是最高的，大型发电机组原则上不允许失磁运行，失磁故障的发生会严重影响大型机组的安全运行。据有关资料统计，失磁故障占发电机各类故障的比例很高。引起失磁的原因包括励磁回路开路、短路或励磁调节器故障或转子绕组故障等。发电机发生失磁故障后，将从系统吸收大量无功，导致系统电压下降，以及引起发电机失步运行，并产生危及发电机安全的机械力矩；在转子回路中出现差频电流，引起附加温升等危害。
失磁故障的处理：当失磁保护动作跳闸，则应完成机组解列工作，查明失磁原因，经处理正常后机组重新并入电网，同时汇报调度；当失磁保护未动作，且危及系统及本厂厂用电的运行安全时，则应及时将失磁的发电机解列，并应注意厂用电应自投成功，若自投不成功，则按有关厂用电事故处理原则进行处理；当失磁保护未动作，短时未危及系统及本厂厂用电的运行安全，应迅速降低失磁机组的有功出力，切换厂用电；尽量增加其它未失磁机组的励磁电流，提高系统电压、增加系统的稳定性。为了有效应对此类故障，并且能对发生故障的开关及时的处理，可以在励磁功率电源交流侧开关的辅助接点处设置一个故障记录装置，从而对该故障易发部位进行实时的监控，与此同时，由专人负责对开关进行定期检查，及时发现故障隐患。
2.2 励磁不稳
发电机运行过程中，励磁波动过大，例如励磁系统运行数据增大，但有时又正常，无规律可循，并且仍可以进行加减磁的调节。可能原因是：移相脉冲控制电压输出不正常；环境温度变化以及元器件受到振动、氧化等影响出现故障。
故障处理：针对移相脉冲控制电压输出不正常，应先检查励磁电源是否正常，应分别检查给定值和经适配单元处理后的测量值（发电机电压或励磁电流）是否正常。对环境温度变化以及元器件受到振动、氧化等，利用示波器观察整流波形是否完整，再用万用表检查可控硅性能是否正常，线路焊接状态和元器件特性发生变化就会出现此类故障，平时应加强维护和调试并及时更换有问题的元器件，可降低此类故障发生几率。
2.3无功过载
上位机内的无功过载指示灯亮、励磁电流超出正常值指示、励磁调节器过励限制灯亮。
故障处理：减少励磁机组的无功出力，使通过系统的电流量立即下降。但是若直接在上位机上处理无法将无功过载故障消除，无功出力仍未见减少，那么则立即转入现场调解的方式。现场调解电流时若仍然无法降低到正常值内，那么则可以直接从Ⅰ套调节器转入到Ⅱ套调节器上运行，若情况还是没有好转那么可以尝试同时将两套调节器重新上电查看电流是否恢复正常。
3 提高励磁故障诊断效率的措施
3.1加强对相关技术人员的培训
在日常维修及技术培训中还应对不同故障的诊断方式进行培训。通过维修人员科学诊断及排查方式的掌握，实现励磁故障快速诊断目的。针对不同的故障表现，选择科学的诊断及排查方式，提高诊断效率。以励磁电流及无功负荷异常为例，在故障发生后应首先对机组运行参数进行分析。如机组尚未失步应立即将负荷降至空载，并相应增加励磁电流。在此基础上进行检修与故障分析。如上述操作后，励磁电流无法调节或调解无效，则应将机组解列并进行灭磁。然后对机组高温区域或其他明显特征改变点进行检查，以此找出故障原因并进行解决。此外，在日常工作中，还应该重视对常见故障的分析和总结。将常见故障处理流程、方法梳理清楚，这样可以大大提高故障诊断的效率，降低常见故障的处理时间。
3.2建立完善的检修管理体系
励磁事故的发生，相应的暴露了对一些关键设备的检查、检测没有落到实处，写进相关制度中。一个疏忽。一个不及时，就会导致一些元器件老化、受损等。因此，应根据现代预防性检修养护理论在发电机励磁检修的应用，在电厂发电机励磁系统检修中应建立完善的检修管理体系。根据励磁系统组件组成及各零部件使用寿命情况确定励磁系统的检修周期，以零部件使用寿命前的科学更换预防励磁系统故障的发生，实现发电机励磁故障预防目的。
3.3 开发励磁系统的自动化监控
水电站的励磁系统在发生常见故障时，为保证发电机组不受影响，就需要励磁系统具有较强的自动调节和保护能力。励磁系统的通讯接口可以和计算机的监控系统实现数据交换，利用硬布线，以将系统的状态通过网络通讯上送为辅助，实现计算机监控系统和励磁系统相连接。如果系统运行正常，励磁系统就会将系统状态和报警旌旗灯号通过网络通讯上送，并接收监控系统下发的调理和控制指令。如果通讯异常，就会自动转换为接收来自计较机监控系统的硬接点调理与控制指令。
4 结束语
励磁系统是水力发电站的核心部分，只有保证励磁系统的稳定运行，才能保证整个水力发电站的稳定运行。随着社会经济的发展，电力系统必须不断提高输电的稳定性及可靠性，才能满足生产及生活需求，研发具有优良性能，具备更多功能以及具备足够可靠性的励磁系统，成为未来水电站发展的新目标。
参考文献：
[1] 刘取.电力系统稳定性及发电机励磁控制[M].中国电力出版社，2006.
[2李剑峰.励磁系统对发电电能质量的影响[J].煤矿机械，2011（05）.
[3李家坤.同步发电机励磁控制方式发展综述[J].电力学报，2005（01）.
论文作者:欧力辉
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/20
标签：励磁论文; 系统论文; 故障论文; 发电机论文; 机组论文; 电流论文; 发生论文; 《电力设备》2016年第22期论文;