摘要：首先介绍了火电厂发电机励磁系统的基本结构和作用，然后对火电厂运行过程中发电机励磁系统容易出现的问题及解决方法进行了归纳分析，希望相关工作人员可以在了解火力发电厂发电机励磁系统故障的基础上，更快速的解决相关故障。
关键词：火力发电厂；发电机；励磁系统故障
前言
本文在分析介绍了某火力发电厂发电机励磁系统的概况和故障现象，通过对整流柜、交流母线柜、灭磁断路器、AVR柜等励磁装置进行检查，分析了励磁系统故障原因，提出了具体整改措施，为发电机励磁系统的安全、可靠运行提供了保证。
1故障现象
某发电机带有功功率300MW，无功功率140MVA，励磁方式为恒机端电压方式。15：11：21“发电机强励”光字亮，发电机定子电压、无功功率、励磁电流和励磁电压均突然上升（定子电压由20.4kV升至20.9kV，无功功率由140MVA升至194.6MVA，励磁电流由1960A升至2234A，励磁电压由368V升至453V），持续约10s后恢复正常。15：11：40“整流桥1故障”光字亮，运行值班员检查发现3号整流柜“脉冲切除”指示灯亮、“触发脉冲”和“可控硅导通”指示灯灭，装置面板出现“3号整流柜故障”、“3号整流柜熔丝熔断”、“3号整流柜脉冲丢失”、“3号整流柜断流”的报警信号，迅速联系主控制室将无功功率降至60MVA。15：29，发电机定子电压、无功功率、励磁电流和励磁电压再次突然上升，“整流桥2故障”光字亮；同时运行值班员听到1号整流柜处有异常声响，接着1号整流柜“脉冲切除”指示灯亮、“触发脉冲”和“可控硅导通”指示灯灭，迅速联系主控制室降低发电机有功功率。约1min后，1号、2号、3号整流柜突然全部投入运行，无功功率瞬间上升至280MVA；迅速降低发电机无功功率，当无功功率降至50MVA时，发电机变压器组保护励磁系统故障动作，发电机断路器、灭磁断路器跳闸；同时运行值班员听到整流柜处有放电声音，3号整流柜处出现弧光并起火，运行人员立即将励磁系统断电并迅速灭火。
2火电厂发电机励磁系统基本结构
为了实现机械能或者其他能量与电能的相互转换，同步发电机需要有一个直流磁场，直流电流为发电机提供所需要的直流磁场，提供直流电流的系统就是励磁系统匡[1]。而提供直流电的方式又分为直流发电机供电、交流发电机供电和无励磁机种。其中，无励磁机是指在励磁方式中不设置专门的励磁机，而通过发电机本身获取励磁电源，经过整流后再供给发电机本身励磁，该方式被称为自励式静止励磁。自励式静止励磁又分自并励和自复励种方式，自并励方式通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流，经整流后供给发电机励磁，这种励磁方式的优点是结构简单、设备少、投资省和维护工作量少。自复励方式的励磁电源由电压源和电流源叠加而成。其中，并联在机端的励磁变压器与串联在发电机中性点的励磁变流器又称串联变压器的二次绕组在交流侧相串联，然后经可控硅整流后，供给励磁绕组。
3励磁装置检查
（1）整流柜a.1号整流柜。交、直流母线绝缘良好，未发现金属性短路痕迹；压敏电阻保护用熔丝完好；柜内3个正组可控硅击穿短路，3个负组可控硅正常；3个正组熔断器全部熔断，但外观无异常；3个负组熔断器未熔断。（2）交流母线柜。阻容吸收装置熔断器完好，电阻为2kΩ。同步变压器和风机变压器原边对地、副边对地、原边对副边绝缘良好。（3）灭磁断路器柜。灭磁断路器手动分、合正常，相应的主触点断开、闭合正常。测量变压器和起励变压器原边对地、副边对地、原边对副边绝缘良好。（4）AVR柜信号采集处理板。电路正常，电流电压变换器（5A/10V）副边电阻约为14Ω。
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4火电厂发电机励磁系统常见问题及解决方法
励磁系统运行过程中容易出现的故障有发电机升不起压、汽轮发电机转子两点接地、发电机失磁等叶瓦。
4.1汽轮发电机转子两点接地
在发电机运行过程中，当滑环绝缘、转子槽口绝缘、引线绝缘损坏，转子铜线变形严重和端部积灰严重等情况发生时，汽轮发电机组转子有可能出现一点接地的事故。一点接地事故发生时，机组尚可以继续运行，但是当励磁系统或者转子绕组回路中的任何一处有两点接地出现时，发电机的断路器就会跳闸。因此，为保证机组的正常运行，在发生一点接地时就必须迅速查找接地点并及时消除[2]。励磁系统或者转子绕组中回路的任何一处有两点接地出现时，就会有发电机盘上相应提示光字牌亮，励磁转子电流剧烈升高，发电机无功功率减小、功率因数可能进相，发电机剧烈振动，转子、定子电压减小以及校正器电流增大等现象出现。由以上现象可以看出，励磁系统或者转子绕组中回路两地接地图危害很大，因此当有一点接地发生时，就需要及时查找故障点并设法消除为了防止励磁系统和转子绕组发生两点接地故障，应该在发电机励磁回路中安装绝缘监察装置，并且定期对运行中发电机的励磁回路绝缘电阻进行测定，保证处理及时性。
4.2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。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。
避免上述故障的做法是在发电机检修时，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。
4.3发电机失磁
发电机失磁是指发电机在运行过程中由于失去励磁电流致使转子磁场消失的现象，发电机失磁往往都是因为励磁系统发生故障导致的。发电机失磁故障出现时会伴随以下现象转子电流表指针指向发电机转子回路断开或接近励磁回路开路，有剩磁残留的位置，校正器电流增大定子电流显著增大，并摆动发电机端电压及母线电压较小并摆动无功表指示到负值区域，有功表指示降低并摆动转子电压表指示异常功率因数进相汽轮机转速增大、频率略有增加等。当发电机容量在电网中所占比例比较大的情况下，发电机失磁后会造成电网电压严重降低，甚至导致电网失步振荡及电压崩溃，造成大面积停电事故的发生，此时失磁发电机需要立即与电网解列，并进行停机检查。在发电机容量在电网中所占比例较小的情况下，当电网可以供给失磁发电机所需的无功功率而不至使电网电压降低过多时，失磁发电机可不必立即与电网解列，允许在一定条件下进人异步运行，但一般不能大于30min。
总结
励磁系统的正常运行与否对火力发电厂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，以期为广大火力发电厂工作者提供参考和帮助。
参考文献：
[1]张阳，董久晨，王西田，章晨翔，刘明行.自并励静止励磁系统精细建模仿真研究[J].大电机技术，2016，（4）.
[2]陈晶，吴水军，段侯峰，杨杨，万雄彪.发电机励磁系统保护和控制一体化[J].云南电力技术，2016，（z1）.
[3]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）.
论文作者:史玉宣
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/20
标签：发电机论文; 励磁论文; 转子论文; 电压论文; 系统论文; 电流论文; 绕组论文; 《电力设备》2017年第24期论文;