摘要：励磁系统作为发电机组中的重要组成部分其故障对于整个电站的运行有着重要的影响，因此加强维修人员对于发电机励磁系统故常分析与排除的能力对于电站的运行有着重要的意义。文中就发电机励磁系统常见故障的分析与排除进行了简要的论述，以此为电站维修人员提供更多可以借鉴的资料。
关键词：发电厂；发电机；励磁系统；常见故障
前言
励磁系统是指给发电机的转子绕组传递励磁电流的大型设备。该设备是否能够正常运行，与发电机是否能够正常运行有直接联系。目前，发电机的励磁方式有两种：一种是直流发电机励磁，另一种是半导体静止励磁。把直流发电机作为励磁电源，就是所谓的励磁机。它是和发电机安装在一起的直流发电机。笔者在维修背压式汽轮发电机方面有十多年的经验，针对励磁系统经常出现的故障进行分析，总结了很多丰富的经验。下面以发电机为例进行详细说明。
1 发电厂发电机励磁系统常见故障分析
1.1 发电机失磁故障
转子电流表指示为零（当发电机转子回路断开时）或接近与零（当励磁回路开路时，但尚有剩磁），校正器及复励电流增加。定子电流显著增加并摆动。当发电机失磁后，定子电流开始下降，随即又逐步增大且可能超过额定值，因为此时需要从电网中吸取大量的无功，以维持发电机异步运行，而引起定子电流的增大。发电机端电压及发电机母线电压降低并摆动。有功表指示降低并摆动，无功表指示到负。转子电压表指示异常，此时如是转子短路造成失磁，则电压下降；如是转子开路造成失磁，则电压升高。功率因数表指向进相。因为发电机失磁运行，后向电网发出容性无功，即发电机电流超前端电压，发电机进入进相运行。
1.2 发电机升不起压
励磁系统励磁电压的建立需要依靠剩磁做诱导因子，当励磁系统没有剩磁时，励磁系统就无法建立起励磁电压[1]。没有运行过的新安装发电机，剩磁很少，很容易消失，因此发电机升不起电压。当在发电机大修期间解体检修励磁设备时，假如由于接线错误，将励磁绕组正负接反，就会造成再次启动发电机时，铁芯原有的剩磁方向与励磁绕组中流过电流产生的磁通方向相反，导致剩磁减弱甚至完全消失，这样电压就无法建立起来。另外，在进行通直流电试验的过程中，例如进行直流电阻测定或自动励磁调整装置试验时，没有断开励磁回路，当加人的直流电流所产生的磁通方向与剩磁方向相反时，同样会造成剩磁消失。
1.3 励磁机碳刷出现火花
运行时碳刷和整流片间出现火花是最常见的故障，火花过大时会影响机组的安全运行、缩短换向器的寿命，甚至烧毁励磁机[2]。电磁原因：引起火花主要与换向有关。如换向不良，将引起局部碳刷的电流密度过大，并引起火花。电化学原因：在长期运行中，由于碳刷和换向器表面的水气在电流的作用下发生电解，换向器表面会形成一层氧化亚铜薄膜，这层薄膜的电阻较大，利于换向，同时因其硬度较大，可减轻换向器的磨损。氧化亚铜薄膜被破坏后，如运行条件恶劣，负荷较大，碳刷火花会灼伤换向器表面，造成表面凹凸不平、不清洁。换向器表面不平、脏污又使火花变大，如此恶性循环。机械原因：换向器表面的磨损，使换向器凹凸不平、外圆同心度低、换向片间绝缘凸出，造成碳刷在握内剧烈跳动，与换向器表面不能保持连续接触，导致碳刷下出现强烈的火花。由于刷握位置不正确或刷架的紧固螺钉松动，造成换向片间产生电位火花。弹簧压力不足时，碳刷接触面的接触紧力减小，碳刷易跳动，而产生火花；压力不均时，个别碳刷电流迅速增大，而产生火花。使用不同型号的碳刷，会造成部分碳刷过载产生火花。新碳刷未研磨好或一次更换的数量太多，造成碳刷换向器接触面减小，部分碳刷电流密度过大，产生火花。碳刷尺寸不合要求，会影响碳刷与换向器的接触。
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2 发电厂发电机励磁系统常见故障处理措施
2.1 发电机失磁故障处理措施
当发电机容量在电网中所占比重较大时，失磁后会使电网电压严重下降，甚至引起电网失步振荡和电压崩溃，造成大面积停电事故，失磁发电机应立即与电网解列，并停机检查。当发电机容量在电网中所占比重较小时，电网可供其所需的无功而不至使电网电压降得过低时，失磁发电机可不必立即与电网解列，允许在一定条件下进入异步运行，但一般不得超过30分钟[3]。水轮发电机以及绑线式汽轮发电机在失去励磁时，因由于其结构特点，不允许无磁运行，应立即与电网解列。整体式转子的汽轮发电机在失磁时，则不必立即与电网解列，可采取措施尽快恢复励磁。这时首先检查自动灭磁开关是否跳闸，若自动灭磁开关跳闸而发电机的有开关未跳闸时，则可停用自动励磁调整装置，合上灭磁开关，逐渐恢复励磁。若系调节过程中发生磁场变阻器接头接触不良（近似励磁回路断线）时，则可转动磁场变阻器手轮，看能否恢复励磁。经上述处理不能恢复励磁，则应：立即停用快速励磁装置，强励装置，并将磁场变阻器手轮转到电阻最大位置；断开自动灭磁开关并减低有功到无励磁运行所允许的数值；查明失磁原因并尽可能加以消除。若系工作励磁回路故障且故障点可用励磁出口刀闸隔离者，可备用励磁装置代替工作励磁机，以恢复励磁。
2.2 发电机升不起压处理措施
在发电机检修时，励磁回路的接线必须正确，检修过程中要在拆下的线头上挂标示牌，以免接错励磁回路。另外，在进行通直流电测量电阻试验时，要将励磁回路断开，等待测量完毕再重新接通。如果有不能断开的情况发生，则必须注意通入直流电和励磁器正负方向要保持一致。其次要检查发电机是否起励、起励电源是否正常、励磁变运行是否良好、功率柜工作是否正常、整流桥触发脉冲切除开关是否断开等。
2.3 励磁机碳刷出现火花处理措施
正确连接换向极，改善励磁机的换向性能；吹扫换向器、碳刷、刷握除去表面灰尘；要保证碳刷与换向器的接触面积；保证弹簧压力，各刷压相差不超过平均值的10%。禁止用金刚砂或粗木砂纸研磨换向器表面；车削换向器后，氧化亚铜形成前，尽量避免碳刷下出现火花。励磁机大修装复后，应检查电枢与各个磁极间的间隙，使电枢与所有磁极间的间隙误差不超过平均值的5%。经长期运行，换向器表面因磨损变得粗糙、不圆时，应对其进行车光处理，车削时应尽量少车，以排除伤痕为准。车削后，必须相应割低换向片间绝缘，然后用00号砂布打光，消除铜屑和污物，以防短路。安装刷握架时，应使碳刷在中性面上，垂直于换向器圆周表面，且按极性将碳刷沿轴向相互错开，因为正极的碳刷对换向器的磨损较负极的严重，并调整刷握至换向器表面距离为2～3mm。经常检查碳刷的运行情况。采取压降法，即测量刷辫压降来检测每条碳刷的电流情况，刷辫不应过热；检查恒压弹簧的压力及碳刷在刷握内的灵活情况，碳刷磨掉1/3时予于更换，更换碳刷时应使用同一型号的碳刷，端面要磨出弧形，尽量维持每条碳刷的工况相近。
3 总结
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]周文龙. 发电机励磁系统常见故障分析与处理探究[J]. 现代制造技术与装备，2016，（09）：129-130.
[2]何元平. 发电机励磁系统常见故障分析及处理[J]. 江西化工，2010，（02）：140-144.
[3]秦志江. 200MW发电机励磁系统常见故障分析[J]. 今日科苑，2008，（22）：68.
论文作者:王玉洁,宋万珍
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/15
标签：碳刷论文; 励磁论文; 发电机论文; 换向器论文; 剩磁论文; 火花论文; 电网论文; 《基层建设》2018年第1期论文;