摘要：励磁系统作为向同步发电机供给电源的系统，是发电机组的重要组成部分。励磁系统运行的安全性和可靠性对火力发电厂发电机安全高效的运行提供了坚实的保障。本文分析了火力发电厂发电机励磁系统的结构和作用，归纳分析了火力发电厂发电机励磁系统常见的问题及解决方案，仅供相关人员参考。
关键词：发电机；励磁系统；问题；解决方案
1.火力发电厂发电机励磁系统的结构和作用
1.1火力发电厂发电机励磁系统的结构
为了使机械能或其他能量和电能相互实现转换，需要同步发电机有直流磁场，直流电流向发电机提供直流磁场，励磁系统便是为其提供直流电流的系统。直流电的提供方式主要包括直流和交流发电机供电和无励磁等。无励磁机指的是不在励磁方式中对励磁机专门设置，而是通过发电机自身对励磁电源进行获取，通过整流后再向发电机自身提供励磁，这种方式也被叫作自励式静止励磁。自励式静止励磁又包括自并励与自复励两种方式，自并励方式指利用在发电机出口连接的整流变压器获得励磁电流，通过整流后向发电机提供励磁，这种方式结构相对简单，设备较少，投资较小，节省维护的工作量。自复励方式是由电流源和电压源叠加而成的励磁电源。其中在机端并联的励磁变压器和在发电机中性点串联的励磁变流器的二次绕组相互在交流侧串联，然后通过可控硅对其进行整流后，向励磁绕组供给。其中定子的电压和电流与电压和电流之间的相角差对这种励磁方式的励磁功率起着决定性的作用。
1.2火力发电厂发电机励磁系统的作用
励磁系统主要包括输出和控制励磁功率的部分。输出励磁功率部分是为把直流电流向发电机的磁场绕组提供而建立的直流磁场；励磁控制部分主要是在正常运行或出现故障时，对励磁电流进行有效的调节，保证发电机的运行更加安全。
励磁系统运行是否正常直接影响着发电机的稳定运行，励磁系统的主要作用包括：（1）电压控制。励磁控制系统的电压控制指的是把发电机端的电压维持在设定的位置，在系统正常运行时向同步发电机供给所需的励磁功率，如果机组的负荷发生变化，励磁系统应该按照负荷的不同，对励磁电流进行自动调节，把机端电压或某点电网的电压维持在给定水平；（2）维护电力设备运行安全。在正常运行和发生事故时可使系统的动态和静态稳定性得到提升。在发生短路故障或切除故障之后，具有良好性能的励磁系统能使电力系统电压得到维持，促进电压恢复，保证电力设备运行更加安全，同时励磁系统还能使带时限的继电保护装置动作的准确性和灵敏性得到提升；（3）提升电力系统的稳定性。利用装置的自动调节功能可使系统在短路故障切除后电压自动恢复，使发电机自启动条件改善。
2.火力发电厂发电机励磁系统常见的问题及解决方案
2.1发电机升不起压
发电机升不起电压的原因：
（1）励磁机并励线圈接线不正确；
（2）励磁回路断线；
（3）励磁机换向器片间有短路故障，励磁机碳刷接触不良或安装位置不正确；
（4）发电机定子电压测量回路故障；
（5）励磁机剩磁消失。
处理：当发电机启动到额定转速后升压时，如励磁机和发电机电压升不起来，就应该立即检查励磁回路接线是否正确，有无断线或接触不良，碳刷位置是否正确、接触是否良好等。如以上各项都正常，而励磁机电压表有很小指示时，表示励磁机磁场线圈极性接反，应把它的正、负两根连线对换。如果励磁机电压表没有指示，则表明剩磁消失，应对励磁机进行充磁。下面将对励磁机剩磁进行深入分析。
励磁系统建立励磁电压需要以剩磁为基础，如果励磁系统没有剩磁，就不能建立励磁电压。新安装的没有运行的发电机只有少量的极其容易消失的剩磁，所以发电机无法升起电压。在发电机大修期间对励磁设备进行解体检修时，如果因为错误接线，接反了励磁绕组的正负极，就会导致再次对发电机进行启动时，铁芯原本的剩磁方向和流过电流的励磁绕组产生的磁通方向相反，造成剩磁被削弱甚至消失，因此就无法建立起电压，如图1所示。另外，用直流电通电试验时，如果在测定直流电阻或自动励磁装置进行调整时，没有把励磁回路断开，当加入的直流电产生的磁通方向与剩磁方向相反时，也会导致剩磁消失。
为防止发生上述故障，应该在检修发电机时，保证励磁回路的接线的准确性，在检修时为避免励磁回路接错，应在拆下的线头上挂上标示牌。在进行通直流电对电阻测量试验时，应断开励磁回路，完成测量后再接通。如果出现不能断开的情况，应该保持通入的直流电保持和励磁正负一致的方向，同时要对发电机有无起励，起励电源的正常与否、励磁变是否良好运行、功率柜是否正常工作、是否把整流桥触发脉冲切除开关断开等进行合理的检查。
2.2汽轮发电机转子两点接地
在发电机运行时，当滑环绝缘、引线绝缘、转子槽口绝缘损坏，转子铜线发生严重变形和端部出现严重积灰情况时，汽轮发电机组的转子可能会发生一点接地事故，发生该事故后不会对机组的继续运行造成影响，但当励磁系统或转子绕组回路的任意一处出现两点接地时，发电机便会跳闸，所以为保证机组运行正常，在出现一点接地时，就应立即对接地点进行查找使其消除。励磁系统或转子绕组回路任意一处发生两点接地时，就会出现在发电机盘上提示光字牌亮、励磁转子电流较大的提升、发电机无功功率减小、发电机振动剧烈、转子和定子的电压减小、增大了校正器的电流等现象。所以励磁系统或转子绕组回路两点接地（见图2）具有较大的危害性，如果出现一点接地，就应立即对故障点进行查找并采取措施消除。
为避免励磁系统和转子绕组出现两点接地情况，应该选择绝缘监察装置安装在发电机励磁回路中，并且定期测定运行中发电机的励磁回路的绝缘电阻，一旦发生一点接地应立即采取措施处理。
2.3发电机失磁
发电机失磁指的是发电机在运行时因为励磁电流失去而导致出现转子磁场消失的情况。一般情况下励磁系统出现故障会造成发电机出现失磁现象。发电机出现失磁故障时会随之出现以下情况：转子的电流表指针指示为0（发电子断开转子回路）或和接近0（励磁回路开路，有残留的剩磁）时，校正器会增大电流；定子电流增加比较明显并摆动；母线电压及发电机端的电压较小并发生摆动；无功表指示的区域为负值，有功表的指示减小并发生摆动；转子电压表指示异常；汽轮机转速增加，其频率也有所增加等。
如果在电网中发电机容量所占较大的比例时，发电机失磁会导致严重降低电网的电压，甚至会使电网发生失步振荡及电压出现崩溃的情况，进而发生大面积停电的事故，此时需要及时把失磁发电机和电网解列，并停机进行检查；如果在电网中发电机容量所占较小的比例时，电网可以向失磁发电机供给所需的无功功率而不会造成电网电压较大降低时，可以不用立即解列失磁发电机，可以在相应的条件下异步运行，但应控制其不能超过30min。
结语
综上所述，励磁系统是否正常的运行对发电机运行的安全性起着重要的决定作用，因此相关人员需要对励磁系统定期进行检修，并及时处理发现的问题，保障火力发电厂发电机组的运行更加高效和安全。
参考文献：
[1]邹皖.火力发电厂发电机励磁系统常见问题及解决方法探讨[J].机电信息，2013（18）：45-46.
[2]薛庆彬.火力发电厂发电机励磁系统常见故障分析[J].自动化应用，2017，（12）：128-130.
[3]肖力.论发电机励磁系统常见故障的分析及处理[J].科技风，2017（26）：185.
论文作者:罗发会
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/13
标签：励磁论文; 发电机论文; 系统论文; 电压论文; 剩磁论文; 转子论文; 回路论文; 《电力设备》2019年第2期论文;