摘要：作为同步发电机的重要组成部分，微机励磁系统的应用极大的提高了故障分析与处理的能力。现阶段，在水电站增效扩容技改工程中，该系统得到了广泛的应用。本文先对微机励磁系统的相关内容进行探讨，并进一步分析该系统在故障分析与处理中的应用。
关键词：水电站；增效扩容技改；微机励磁系统；故障模式；
1引言
上世纪五六十年代，我国建设了大批的水利水电工程，由于受到当时设备与技术等方面的限制，水电站长期运行过程中暴露出越来越多的问题。因而，目前要加强对老旧水电站工程的增效扩容改造，进而有效提高水电站运行的安全性、稳定性，提高电能质量。微机励磁系统在改造工作中发挥着重要的作用，同时也是机组改造的重要组成部分。因而，加强对微机励磁系统的研究有着极其重要的意义。
2微机励磁系统的概述
2.1功能特点分析
下面主要以PWL型微机励磁系统为例，对系统功能特点进行分析。该系统的适用范围较广，一般适用于几十万千瓦以内的各种类型的同步发电机的励磁。就功能特点而言，主要包含以下几个方面：其一，双微机励磁系统具有自动跟踪、自动切换更功能。系统主要应用了INTEL专用微处理器，并且系统采用嵌入式双微机励磁方式。水电站运行时，两套微机都能在线工作，并且二者之间互为热备用。一旦运行微机出现故障，那么系统将会在短时间内自动切换到另一套备用微机。其次，该系统具备多种调节功能。一方面，系统具有调节电压、电流的功能，并且可以进行无功调节与功率因数的调节。因而，该系统可以满足不同发电厂、不同运行方式的各种要求。其三，由于系统增设了相应的模拟通道作为后备资源，并且模拟通道和主控通道之间相互独立，因而当主控通道发生问题与故障时，能够立刻投入运行。其四，系统的性能得到了显著的改善，这主要得益于多种复杂控制方式的应用。其五，该系统还有这故障自动诊断以及恢复、起励、灭磁等诸多功能。通过借助完整的对外接口，系统可以和电厂不同类型的控制设备进行互联。这一过程中，常用到的通信接口主要是RS232以及RS485等。通过与电厂智能设备连接，可以起到监控通信作用。其六，系统还具备自动监控功能。在进行界面与接口设计时，应用了互动式操作界面，极大的提高了操作的简易性，同时也为后续的维护工作提供了方便。
2.2水电站微机励磁系统的应用
随着信息技术的快速发展以及制造工艺的不断进步，计算机控制技术在泵站中得到了广泛的应用，并且励磁系统也进入到微机时代。目前，在进行水电站施工建设工作时，广泛用到微机励磁系统。具体建设过程中，更加注重对励磁市场的考察以及设备的选用。在进行微机励磁系统选择时，主要对功能、设备质量以及造价三个方面进行考虑。
2.2.1系统组成
在进行系统组成分析时，主要以HWJT系列的微机励磁系统为例进行分析。相比于以往所应用的SEM-R型单片微机励磁系统，该系统有着较大的优势：一方面，虽然这一系统仍然沿用了励磁功率回路，并且在励磁调节器和保护回路等方面没有大的变动，但是通过对以往的三相半控桥主回路进行改造，并应用三相全控桥主回路，有效提高了系统的灭磁功能。这一环节中，还用到了新型的灭磁电阻与磁场断路器。另一方面，通过应用SMT工艺以及交流采样技术，使得系统的限制保护功能更加全面。
2.2.2工作原理
系统运行过程中，可以根据负载的变动状况对发电机转子励磁电流进行自动的调整，进而有效提高发电机组电压的恒定效果。此外，如果水电站电网负载在短时间内卸去或出现过载等问题，可控硅励磁装置能够及时给予一定的响应，并且通过提供最大或者最小励磁功率的方式，对电网系统起到良好的保护作用。当水电站有多台发电机进行并列运行时，系统所应用的励磁调节器能够对机组无功功率进行调整，进而对无功功率进行合理的分配。就励磁系统运行方式而言，主要包含四种不同的方式：比如自动运行方式、手动运行方式，同时还包含恒无功、恒功率等不同的运行方式。其中，下图1为某励磁装置原理图。
图1 某励磁装置原理图
3故障分析与处理
3.1发电机不能建压
一方面，如果起励执行元件动作后有一定的电压，但是当起励执行元件恢复之后，出现了建励电压回零的问题，可能由于以下三方面的原因所导致：其一，主回路中的快速熔断器出现了熔断，或者是可控硅受到破坏，也可能是触发器、检测板等装置出现了损坏。对于上述问题，可采用更换元器件的方法进行解决；其二，如果发电机转速达不到标准，也可能引发建励电压回零的问题，这时可以通过调整额定转速的方法进行处理；其三，如果触发板以及检测板出现了松动，可以采用加紧固定的方法进行处理。另一方面，当起励执行元件动作之后，电压值降低，不能达到相应的额定值。对于这一故障，其原因主要包含以下四点：其一，起励时负载不能及时切除，可以通过切除负载的方式进行处理；其二，滑环上可能存在污点，这时可以对污物进行及时的清除。其三，可能存在磁场短路问题，这就要求工作人员对电机进行维修。其四，还可能是由于蓄电池的电压不足，可以采用充电的方式予以解决。另外，起励执行元件动作后还可能出现没电压的问题。该问题主要是由起励回路接线存在断路问题所导致，工作人员需要对发电机碳刷进行检查，如果还不能解决问题，可以对蓄电池的极性连接状况进行检查。同时，还可能是由于续流二极管击穿短路，具体的处理方法是进行元件的更换。
3.2起励后电压超标且无法进行下调
导致电压超标且无法进行下调的原因主要有三点：首先，是由于发电机三相负载存在不平衡问题，处理过程中可以采用调整负荷的方法；其次，触发板触发器可能存在失控问题，可采用检修触发器的方式处理。另外，还可能由于续流二极管击穿或者可控硅损坏，可采用换新的方式进行处理。
3.3三相桥式整流回路故障
故障种类主要包含以下几种：快速熔断器可能出现熔断，这时熔断器发出熔断信号；或者是可控硅存在击穿问题，这时故障信号灯会发出信号。如果三相桥式整流回路出现了故障，将导致输入端三相电流失去原有的平衡。正常运行状态下，三相整流桥中整流后的三相波形处于均匀、平稳的状态，但是，如果其中一相桥臂出现了可控硅故障，由于调节器具备自动调节功能，因而正常两相的导通角将会适当的增加，以此来确保发电机端电压维持在恒定状态，这一过程中不会出现失控问题。为了避免三相电流不平衡而导致的一相长时间存在过载，要及时对励磁电流的额定值进行调整，将其降至原来的70％到80％。但是，如果三相整流桥中有两相桥臂存在故障，那么欠励问题将会加剧，因而无法达到发电机正常运行的要求，进而会引发失控现象。这一状态下，要及时进行停机检修，并且根据故障出现的原因进行相应的更换工作。其中，图2为三相整流桥示意图。
3.4残压起励、手动起励不成功
残压起励不成功问题，主要是由于整流桥触发电压相对较低，导致可控硅不能正常导通。具体处理时，可以使用手动起励或者适当提高发电机的转速的方式来解决。此外，如果励磁调节器出现故障，可以利用励磁调节器检修的方法进行故障处理。对于手动起励不成功问题来说，主要是因为手动起励回路不通所导致。处理时首先要对电源回路的熔断器进行检查，确保没有熔断问题的发生。同时，还要对起励回路中的二极管进行检查，检查是否开路。另外，还要对灭磁回路元件进行检查。
图2 三相整流桥示意图
4结束语
本文主要对通过对水电站增效扩容技改工程中微机励磁系统的相关内容进行了探讨，并进一步研究了故障原因与处理方法。在应用微机励磁系统进行水电站技改工作时，技术人员要提高自身的安装、运行管理以及故障检修能力，进而提高增效扩容改造工程质量。
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论文作者:周新龙
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：系统论文; 微机论文; 励磁论文; 水电站论文; 回路论文; 发电机论文; 方式论文; 《电力设备》2018年第24期论文;