摘要：本文简单介绍水电励磁系统的分类和组成以及影响其正常运行的几种因素，重点分析其运行过程中的常见故障和原因，并对相应的处理方法进行阐述，并提出了提高水电厂励磁系统运行稳定性的几点建议。
关键词：水电厂；励磁系统；故障；措施
1引言
励磁系统是水电机组同步发电机最主要的组成部分，其主要作用是作为一个可调的励磁直流电源向发电机磁场绕组输送直流电流，而且还能调节并联机组的无功功率，确保整个发电系统的安全和稳定。我国对励磁系统故障诊断的研究开始较晚，在上世纪80年代以前我国励磁系统的检修方式比较落后，使得很长一段时间内励磁系统故障频发，后来随着励磁设备制造与技术研究的发展，于上世纪末研发出的微机型励磁装置开始推广使用，对其故障的诊断技术也结合了计算机技术和智能化技术，并采用人工神经网络和专家系统理论，不断提高其综合诊断能力，对降低励磁系统的故障率，提高整个水电系统的安全性和稳定性具有重要的意义。
2励磁系统概述
2.1励磁系统的分类与组成
随着励磁电源技术的发展，励磁系统经历了直流励磁、无刷励磁、交流励磁和静态励磁的发展过程，目前前两种励磁系统已经被淘汰，应用较为广泛的为交流励磁系统中的自并励励磁，也是我国水电厂主要应用的励磁系统种类。虽然水电机组的励磁系统种类不尽相同，但是其组成大体可以总结为调节控制部分、电源部分和灭磁与起励部分等三大部分。以目前应用较广的自并励励磁系统为例，其主要由变压器、调节器、整流桥及灭磁、起励、过电压保护装置等组成[1]。
2.2影响励磁系统安全运行的因素
励磁系统在运行过程中容易受到油污和碳粉的影响。一是在水电机组的运行中油箱周围的设备会发热，油品受热挥发会凝结在励磁系统的线路表面，影响线路的绝缘效果，容易引发异常放电等危害，影响励磁系统的正常运行；二是随着碳刷的长时间使用，碳粉会对集成线路和碳刷之间的氧化保护膜进行破坏，容易导致短路等故障，而且碳粉在周围飘散还容易产生静电，影响系统的稳定性。
3励磁系统常见故障原因分析及处理
3.1机组起励失败故障
机组起励失败是在励磁装置下达投励指令之后，发电机的初始电压无法达到额定电压，调节器面板的故障灯亮起，控制系统显示器显示起励失败故障信号。发生此故障时应首先检查励磁装置有无起励电压。由于自并励励磁系统的初始电压是通过他励的方式提供的，检查其他励供电电源是否供电正常，同时检查励磁系统中的起励接触器有无异常；其次应检查整流电源的励磁变压器工作回路。励磁变压器的作用是给励磁系统提供整流电源，可采用万用表对可控硅交流侧的阳极电压进行检测，如果三相电压平衡则说明无异常；再次应检查励磁装置的整流情况，利用其试验功能检查移相脉冲的电压、宽度和相位角度，对整流波形进行观察，看其是否随给定值的变化而平稳的变化；最后还应检查线路的接线问题，看转子与励磁输出的电缆是否接反[2]。
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3.2无功摆动故障
此故障是在励磁系统正常运行之后，在某个工作点突然出现励磁表计摆动的问题。分析其原因可能是存在整流桥单桥性能不稳定、ESS参数对励磁调节有扰动、续流电阻存在故障或设置不合理等原因。此故障的解决方法一是将调节器的整流桥脉冲切断，如无功摆动现象消失则连通整流桥脉冲，如果继续摆动则将整流桥彻底切除，对另一个整流桥按此步骤进行验证，排除整流桥故障问题，此外可以尝试你顺序恢复刀闸和脉冲开关的操作；二是将ESS环节退出，然后将ESS从套的比例减小，并切换到从套，如果出现异常则切换会主套，或者在无异常情况下减小ESS主套的比例，并切换到主套，如发生异常则切换到从套，重复此操作直至ESS环节完全退出；三是检查续流电阻的分流能力，将现有的续流电阻与其他续流电阻并联，并进行励磁建模、PPS试验、进相试验等检查是否有异常现象，若无异常在，则证明此操作有效，无功摆动故障清除。
3.3发电机不能正常灭磁
励磁系统在正常情况下会在发电机同电网解列后将励磁绕组的磁场尽量降低，以便于可控硅桥进行逆变灭磁，如发生逆变灭磁失败的故障，分析其原因如下：一是回路工作异常而不能给可控硅分配脉冲，使可控硅无法进行逆变灭磁；二是可控硅控制极异常或交流电源异常；三是逆变时换相的超前触发角过小或直流负载电流过大，交流电源电压过低使换相重叠角增大，或因可控硅关断时间对应的关断角增大，使换相裕度角不够，前一元件无法关断，使得后续元件也无法正常开通。
4提升励磁系统运行稳定性的有效措施
4.1采用科学的故障诊断和维修方法
首先应将励磁系统所有的故障类型进行统计和汇总，制定励磁系统常见故障类型及诊断和处理方法汇总表，并根据历史故障数据分析故障发生的频率，根据水电厂实际运行情况，设备和各配件的使用时间等问题，制定详细的检修计划，在检修时按照检修方案中所列出的故障进行一一排查，发现异常则根据汇总表中的诊断和处理方法进行处理；其次应对设备使用时间和配件更换时间进行统计管理，如可控硅等，保证库存中有足够数量的备用易损件，并根据数据统计分析出配件的使用期限，及时进行备品的补充和更换；最后是加强对检修人员和检修仪器的管理，加强对检修人员专业技能的培训，不断学习相关专业知识，增强实践操作能力，还要对检修仪器进行定期校核和更新，采用先进的检测仪器，提高故障检测的准确度。
4.2加强对励磁系统的维护
首先在制定检修计划时应将对励磁系统的保养计划加入，在检修过程中对油污及磨损等现象进行清洁或更换；其次在清洁过程中应对变压器外表和导体连接处的灰尘及污垢仪器进行清洁，滤尘网应定期进行更换，并在清洁前后对散热器的温度进行检测，检验清洁效果；最后对灭磁回路和灭磁开关的灰尘和污垢进行清理，并检查其触点烧灼情况，清洁时不用采用溶剂型清洁剂，应采用干布。毛刷、真空吸尘器或压缩空气进行清理。
5结语
水电厂的励磁系统发生故障容易对发电机组造成较大的危害，影响电力系统的稳定性。励磁系统的常见故障有起励失败、无功摆动、灭磁失败等，在水电厂的正常运行期间，检修人员应采用科学的检修方法制定合理的检修计划，对励磁系统的故障隐患有效排除，保证水电厂的安全稳定运行。
参考文献：
[1]梅占甲.水利发电机组励磁系统常见故障及处理方式浅析[J].四川水利，2014，35（3）：14-15
[2]杨永宏.励磁系统常见故障及解决措施探讨[J].科技创新导报，2011（4）：92-92
论文作者:覃红兰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
标签：励磁论文; 系统论文; 故障论文; 水电厂论文; 可控硅论文; 异常论文; 机组论文; 《电力设备》2017年第20期论文;