摘要：励磁系统在水力发电机组中起着维持发电机或其他控制点的电压在给定的水平、控制并联运行机组无功功率的合理分配等方面，对提高电力系统的稳定性起着重要的现实作用。当励磁系统发生故障时，应及时正确地查明原因，并进行针对性处理，才能确保发电机组的正常运行。因此，本文针对水电站励磁系统的故障问题进行简要分析，并提出相关针对性处理措施。
关键词：励磁系统；修理改造；故障与处理
1引言
励磁系统作为水电站发电机的重要组成部分，其励磁系统故障会直接影响着水电机组的安全运行，严重时会导致水电机组停运、水库弃水等事件发生，就此下文将对励磁系统的常见故障及其原因、对策方面进行简要概述。
2水电励磁系统概述分析
水电站励磁系统包括：发电机励磁电流电源和相关的附属设备，主要是由励磁调节器和励磁功率单元组成。励磁调节是根据设定好的调节准则，主要是通过采集接受的信号最终实现控制励磁单元的输出。励磁电流由发电机转子产生，励磁系统的运行稳定可以保障电力系统并网机组的运行稳定。
一般对于水电机组来说，根据机组的容量不同，其励磁方式也不同。容量大于 500kW的机组励磁方式采用自并励可控硅励磁，小于 500kW的水电机组励磁方式为双绕组电抗器分流自复励方式，投产较早的水电机组励磁方式为永磁副励磁机和交流侧串联相复励方式。正常情况下励磁调节器采用自动电压调节（AVR）控制方式。自动电压调节（AVR）控制是通过调节 PID调节器的输出来改变发电机的励磁电流，该调节器的输入为发电机机端电压和电压给定值的偏差，从而最终实现发电机端电压的稳定。
3水电站励磁系统的常见故障及其处理措施分析
3.1 有关其励磁系统失磁问题
3.1.1原因分析
通过查找保护动作时的记录和录波发现，失磁故障发生时录波显示转子电压下降的突变量起动；由录波起动开始，56ms后转子电压下降至0.400ms转子电压变为负值，此时电流和定子电压摆动剧烈，1280ms失磁保护动作；在经过仔细检查后发现励磁功率电源的交流侧开关 S111的辅助接点松动，该节点松动造成接触电阻偏大，从而出现失磁故障。由于该点的松动导致励磁系统逆变灭磁后出现失磁。
3.1.2相关处理对策
为了及时发现开关接点的故障，在S111开关辅助接点处增加一个故障监控录波器加强监控；定期对励磁开关辅助接点进行检查和紧固，提高励磁开关辅助接点的可靠性。
3.2 有关其整流电源故障问题
3.2.1原因分析
某水电站采用的是可控硅自并激26MW机组，机组起动后发电机不起压，检查外部条件均满足，励磁装置无异常报警。针对此现象可能存在的故障原因有：
励磁调节器和可控硅整流装置电气回路故障；整流电源存在故障。
3.2.2相关处理对策
采取措施对上述两个可能的原因进行一一排除。首先检查了励磁调节器和可控硅整流装置的电气回路，检查后未发现异常。然后对可控硅电源进行了仔细检查，检查后发现可控硅电源输入闸刀B相断裂造成了整流电源缺相，从而使发电机起压不成功。励磁直流助磁不投的主要原因是由于B相断裂造成励磁同步电压无法建立，同时由于同步电压回路故障信号报警的灵敏度设计较低，使得无报警发出。
3.3励磁系统发生故障的原因及处理
3.3.1 起励不能成功，发电机机端电压未能建立
在发电机停机较长时间再启动或检修后重启时有时会出现这种现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种情况的出现往往可能是：励磁主回路中有某点开路或触头接触不良；针对此种情况必须对整个励磁回路通断进行检测，排除断路点恢复连通，打磨触头使之接触良好。
3.3.2起励电源不足
从起励时机组的励磁电压和励磁电流可以判断这种情况，如果按下起励按钮后，励磁电压下降太甚，电流不以为继。就说明起励电源不足，必须检查起励电源，测量起励电池或交流变直流供给线路，使之恢复正常。
3.3.3调节系统故障
励磁调节系统故障相对而言比较复杂，在直流机励磁控制系统中，磁场变阻器箱、调节电机以及一系列继电器控制回路的逻辑控制，是检测的主要对象。特别是电刷的电蚀、卡阻，压环簧片压力调整等等；在电子调节式励磁系统中，必须对电子调节器进行功能单元分析，从检测放大单元、电压整定单元、移相触发单元、电流限制单元、最小励磁限制单元、以及调差环节等入手逐个击破；在微机控制励磁系统中，测量单元、调节通道、操作单元、电源系统以及各连接总线，接口板等必须一一测量排查，辩证处理。
3.4自动控制系统方面故障
自动控制系统是整个励磁系统的控制中枢，其功能执行着把机端和系统检测来的电压、电流信号进行比较运算，根据发电机运行情况输出控制命令，以达到单机运行时稳定发电机输出电压，发电机并网时又能随系统电网变化自动地调节无功负荷，推进并维护电网的稳定性。
微机型励磁自动控制由于长时间的运行，部分元件老化烧坏以及单元间连接与协调出现问题导致控制系统性无法正常工作。其中常见的有：
3.4.1微机系统的工作电源故障
CPU过热死机，触摸控件不灵、失效等等。工作电源部分由于长期带负荷发热，加上工作环境的油、汽、带电粉尘及振动等原因较易烧坏，因而是故障的多发点。通过对电源的电压、电流检测，对CPU芯片各脚及相关单元板块、模拟量板、开关量板、脉冲板、接三口板和各数据线等进行排查逐步缩小范围最后找到故障点，从而排除故障。
3.4.2电子调节器式励磁的调节失灵
对于电子调节器控制的励磁而言，经常是由于长期运行发热、绝缘不良、振动等因素，导致个别元件老化、烧坏，或焊点出现鸡脚痕。各调节电位器因操作较多，触头磨损，簧片老化压力不足所造成。可以从其迹象入手，从而排除故障。
3.5直流励磁机式励磁系统的主回路的故障
对于直流励磁机式励磁的主回路而言，于微机型励磁与电子调节器型励磁显然简单得多。从直流发电机出发，除连接线问题外，集电环和碳刷是经常出故障的地方。因集电环与碳刷之间是机械式直接接触，长期处于运动研磨状态，集电环与碳刷常常双双磨损、烧蚀、积碳导致了接触不良，励磁回路绝缘下降等；而换向器碳刷握弹簧预紧力也必须随碳刷被磨短适时调整，否则压力不足也产生跳火，烧蚀，引发更多故障。
另外，用于调节激磁电流大小的磁场变阻器，其操作电机回路也处于动态工作状态，各接触器触点，电刷触头必须根据工作时间长短及实际使用情况适时研磨，调整并测量其接触电阻值，确保接触处于良好状态。由于励磁主回路通过的是较大的直流电流很容易发热，因此，除前面提及接的触点外，各接头也必须上紧，否则非常容易在这些地方形成较大的压降导致发热，烧坏回路中的零部件，同时减弱了发电机的有效励磁电流。
4结语
通过对水电站励磁系统的常见故障分析了其发生的原因，提出相应的处理对策。励磁系统在故障发生时，要及时查阅相关报警记录和操作记录，判断出相应故障发生的位置。在设备检修过程中要把好关，防止设备在投运过程中出现故障。励磁系统作为水电站的重要系统，关系着机组和电网的安全稳定运行，因此，今后必须加以重视。
参考文献
[1]肖明，李其轩，詹奇峰.小浪底水电厂水轮发电机组励磁系统的运行分析[J].电能源科学，2011（10）.
[2]何静.电厂励磁系统整流桥切换故障分析[J].河南科技，2013（9）：105.
[3]周宇豪.电流源型全控器件励磁系统的建模与控制[D].华中科技大学,2016.
[4] 李宁.水电站励磁系统改造探讨[J].城市建设理论研究，2012,21.
论文作者:孙海英
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
标签：励磁论文; 故障论文; 系统论文; 发电机论文; 电压论文; 回路论文; 机组论文; 《电力设备》2018年第2期论文;