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摘要:励磁系统作为水电站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，因此加强水电站励磁系统故障分析与排除的能力对于电站的运行有着重要的意义。本文介绍了水电励磁系统的基本概念，就水电站励磁系统常见故障的分析与应对策略进行了简要的论述，以供参考。
关键词:励磁系统；故障；对策；监控；可靠性
引言
水电站承担着电力生产的重要任务，励磁系统作为水电站的核心构成部分，对发电机正常运行发挥着重要作用。一个良好的励磁控制系统除了可以提高发电机运行的稳定性，还可以提升电力系统的性能，保证电能的优质性。一旦水电站励磁系统出现故障，会对电力系统运行的经济性和安全性造成比较大的影响。因此，做好励磁系统故障分析与处理工作是十分必要的。为此，文章对水电站组励磁系统故障分析及应对策略进行探讨。
1 水电励磁系统的基本概念
水电站励磁系统比较复杂，主要设备是电磁电流电源，此外还有其他辅助性的设施，结构分为励磁调节器和励磁功率单元。励磁系统的工作原理是按照事先规定的标准，收集水电站发出的信号，再将这些信号转换成电流传输。发电机转子达到某一转速后形成电流，励磁系统的平稳运行对整个电力系统的运行十分重要。一般情况下，水电机组容量不同，其励磁电流运行也不一样。当水电机组的容量超过500kW时，一般可以使用自并励可控硅励磁，小于500kW时，将采用双绕组电抗器分流自复励的方式。早期人们一般使用的是永磁副励磁机等方式，这些方式比较落后，产生的电流较小，很难满足需求。大容量的机组励磁方式设备由励磁变压器柜、调节柜等多个设备组成，结构复杂，各设备之间相互联系，配合紧密，共同组成励磁调节的运行系统。通常励磁调节器主要利用自动电压调节控制方式，这种方式操作简单，易于控制。自动调节电压控制的工作原理主要是利用调节器来控制输出电流的大小，达到调节的目的。调节器输入量的大小等于发电机电压与设定值之间的误差。通过自动调节控制来最终保证电压的稳定，使励磁系统平稳运行。具体调节原理见图1。
图1 水电站励磁调节器AVＲ控制原理
2 水电站励磁系统的常见故障分析及策略
2.1 失磁
2.1.1 故障分析
a.若系统某部位发生故障则该区域的录波会进行及时记录，此处的电压值也会处于突变状态，因此查找录波信息可在短时间内找出故障原因。
b.从录波启动开始每隔一定的时间间隔电压值会下降一定的数值，直至电压值为负值，在此状态电流与定子电压会发生大幅度的摆动。
2.1.2 应对策略
a.为了避免开关接点部位发生故障，技术人员可事先在该部位设置一个故障监控录波器，对该部位进行实时监控，一旦遇到异常立即采取有效的措施加以应对。
b.技术人员还需定期对励磁开关辅助接点部位进行检查，增强励磁开关接点的稳定性。
2.2 整流电源故障
2.2.1 原因分析
水电站选取的是可控硅自并激26MW机组，机组在正常运行后发电机电压维持在一定范围内，其他条件均满足系统实际需求，励磁装置无其他异常现象发生。现对此种情况可能引发的故障现象进行如下分析:
a.励磁调节器与可控硅整流装置之间发生回路故障。
b.整流电源部位出现异常情况。
技术人员对上述两种故障现象进行逐一排查。首先全面检查励磁调节器与可控硅整流装置之间是否存在异常，经检测符合相关要求，故可排除第一种情况；其次对可控硅电源部位进行认真检查，发现闸刀部位有断裂现象使整流电源运行异常，最终造成电机不能正常工作。因此，故障的主要原因是整流电源存在异常，使电机的正常工作受到了不同程度的影响。
2.2.2 应对策略
a.技术人员可及时更换可控硅电源输入B相闸刀。
b.采取有效的措施提高电压回路故障报警信号的灵敏度，并进行试验，达到相关要求后即可正常使用。
2.3 自复励式励磁
自复励式励磁方式具有精度值高的优点，而且在机组发生短路故障时可及时提供一定的电流做支撑。然而该方式也存在一定的不足，如会造成发电机不能正常运行或者波动幅度较大等现象。
2.3.1 原因分析
水电站双绕组电抗分流励磁回路接线装置如图2所示。机组大范围整修后重新启动时发现发电机出口电压三相不均衡。当发电机机组无功负荷加大时发电机的励磁电流会逐渐减小，最终使发电机处于欠励磁状态下运行。
图2 双绕组电抗分流励磁回路接线
2.3.2 应对策略
严把质量关，不放过任何一个细小的环节；更正主、副绕组顺序，使其处于正常状态。
2.4 励磁变高压熔断器爆裂
2.4.1 故障过程
该水电机组试验运行结束后，操作人员在进行停机操作的瞬间听到控制室发出一声鸣响，机组出现跳闸现象。
2.4.2 故障检查和原因分析
当发现机组存在异常后，操作人员立即对机组励磁系统以及相应的设备进行全面检查，经过检查发现励磁变B相高压熔断器出现故障，而且调节器部位的三相熔断器也有不同程度的裂痕现象，最终得出熔断器本身存在质量问题的结论。
2.4.3 解决策略
a.对系统发电机部位进行全面检查。
b.更换合格的高压侧熔断器。
2.5 发电机非全相运行
2.5.1 故障过程
水电站的机组启动后，发电机的电压最初开始升高，当达到某一值时迅速下降，减为0，经分析，可能是由于风机出现了故障。为了检测出故障发生的原因，首先将机组励磁方式由自动起励转变为手动起励，结果同先前情况一样，电压升到额定值后变为0，而且发出系统运行异常的声音。再对发电机定子和转子测量后，发现都稳定运行。接着，仅对发电机做出改变，将机组的励磁开关拉至一定位置，使电压升高，发电机的出口电压与额定电压是一样的。当使励磁系统进入逆变状态时，实验后的结果也是运行正常。当使发电机出口开关处于工作状态的特定位置时，报警信号是其中一条母线相有金属性接地，即有故障。当将开关拉至实验设定位置时，无警报信号。据此可以得出结论:发电机的出口开关出了问题。但是对开关出头检测时，绝缘都属于正常。开口上的B相是0，充分证明B相在适当位置。对开关B相内部进行检查发现B相内的动触头连杆螺丝少了，使开关在打开的过程中出现问题，没能分开，致使电压升至额定值后降为0。
2.5.2 原因分析及对策
造成上述现象的原因主要是开关断开不及时。当发电机处于升压状态时三相电压的不平衡造成励磁调节器的控制失效，从而引发了不良现象。因此，操作人员应在第一时间找出故障发生的原因，同时针对存在的问题开展针对性的检修工作。
3 提高水电站励磁系统运行的策略
为了确保励磁系统正常运转，操作人员应重视励磁系统日常的监控工作，不放过任何一个细节。
3.1 加强对励磁开关的监控
经过分析发现，励磁系统的开关辅助接触点如果足够小的话，就会使整个励磁系统发生改变，严重的话还会出现逆状态。此外继电器的接点如果出现故障也会导致励磁调节器发生变动。而在监控系统中对开关辅助接触点过小的分段是不会监测到的，因此也不会有反映。因为监控系统采用的是变量监控的方式，也就是说采样较低，为了防止因开关出现问题造成励磁系统不能正常运行，需要将低采样监控转变为高速采样监控。
3.2 加强励磁通道监控
在励磁通道监控过程中，操作人员应对系统的实际运行状况做全程记录，找到行之有效的励磁通道监控方法。
3.3 增强励磁开关辅助接点的可靠性
水电站励磁系统的开关辅助接点是整个励磁系统的关键，它可以对很多地方进行控制，因而提高励磁开关辅助接点的可靠性是非常必要的。通过实验探究，证明了开关的辅助接点以及其他接点都有可能实现切励磁，达到对电流的逻辑控制。经过将实验录波和故障录波进行对比，得出转子电压和转子电流的变化基本相吻合的结论。如果开关辅助接触点的分段不超过1s，那么励磁监控系统将不会有任何变化，当开关辅助接触点足够大时，励磁系统就会作出强烈反应，达到一定程度后还会引起励磁系统进入逆变状态，致使整个励磁系统无法正常运行。因此，应做好防范工作，定期对开关辅助接点进行检查、维护，并提高励磁系统的稳定性，控制开关量接点，尽可能减少励磁系统发生故障的可能性。
4 结语
综上所述，水电站励磁系统是发动机的重要组成部分，因此针对其常见问题应采取相应的应对策略，加强励磁系统的维修，确保其长期安全稳定运行。水电站励磁系统的常见故障分析、原因查找以及故障排除一方面要依靠设备检修记录来查找易耗部件的磨损情况，另一方面则需要维修人员不断积累经验，针对不同故障表现，仔细分析，找出适宜的检查方向，最终确定故障原因，并对其进行有效处理，提高设备的使用率，以确保机组电网的安全运行。
参考文献
[1] 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.
[2] 丰德强.水电厂励磁系统改造中的问题和对策[J].通讯世界.2015.
[3] 沈兴望.关于水电站励磁系统的故障及对策浅析[J].文摘版:工程技术.2015.
论文作者:王流亿
论文发表刊物:《基层建设》2016年24期8月下
论文发表时间:2016/12/2
标签：励磁论文; 系统论文; 水电站论文; 故障论文; 发电机论文; 电压论文; 机组论文; 《基层建设》2016年24期8月下论文;