云南华电鲁地拉水电有限公司
摘要：励磁系统是中小型水电厂中的重要组成部分。在长时间的工作中，发现励磁系统故障率较高，究其原因应当是励磁系统结构复杂，且容易受各种有害因素影响所致。本文对可能造成励磁系统故障的几种有害因素进行了总结，列举了一起典型的励磁系统事故案例，并对其进行了分析，最后对如何保障励磁系统正常运行给出了几点建议。
关键词：励磁系统；水电厂
励磁，是指利用电磁感应的原理，使发电机转子产生旋转磁场的过程。在广义上，为一切基于电磁感应原理工作的机械提供磁场的过程都被称为励磁，而为上述的机械提供磁场的系统，都被称为励磁系统。在电厂中，励磁系统主要是指供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统。励磁系统对发电机组甚至电厂的重要性不言而喻。励磁系统提供的磁场是发电机组工作的必要条件，一旦励磁系统出现故障，则发电机组无法正常工作。因此，有必要对励磁系统的常见故障进行研究。
一、常见的励磁系统不良影响因素
对于水电站而言，励磁系统容易受到来自系统内部或外部环境因素的影响。当这些因素对励磁系统造成一定程度的不良影响时，我们就将这种因素称为不良影响因素。中小型水电站励磁系统的主要不良影响因素主要为油污因素以及碳粉因素。
（1）油污的影响。对于任何一个水电厂而言，其在运行阶段中，容易受到油污的影响。为保证发电机组的正常运行，油脂的使用是不可避免的。在发电机组运行过程中，不可避免的会产生大量的热，导致发电机组部件温度升高，同时由于天气原因等外界环境因素，导致油脂温度升高时，油脂就会挥发，以气态的形式进行传播。当气态的油脂遇到温度较低的物体，如某些温度较低的金属部件、电子元件，气态油脂就会冷凝，重新变为液态。油脂的这一传播特性导致油脂的传播不可控制，导致在发电机组元器部件表面上经常存在油污。而油污出现后，常规的清洗方法不能将其清除，在油污不断累积到一定规模后，就有可能对部件的正常运行造成影响。尤其是在励磁系统中，由于励磁系统较为复杂，且内部元件较多，很容易受到油污的影响而不能正常工作，造成故障。
（2）碳粉的影响。在励磁系统中，碳刷是重要元件之一。碳刷是一种接触元件，其主要作用是在发电机的转动元件和固定元件之间传递信号。目前所使用的碳刷一般主要由纯碳构成，这就决定了在碳刷进行长时间使用后，容易产生碳粉。碳粉是一种细小颗粒，这种细小颗粒在形成后一般会吸附在碳刷之上，破坏碳刷原本光滑的表面。在集成线路上，存在这一层很薄的氧化膜，这层氧化膜对集成线路起到一定的保护作用。在正常运转时，这层氧化膜直接与碳刷接触，在不间断的滑动摩擦中保持集成线路的完好。但在碳粉形成后，由于碳刷表面光滑度降低，极易破坏集成线路表面的氧化膜，进而对集成线路造成磨损，影响设备的使用寿命。更有甚者，在碳粉大量形成后，一部分碳粉会脱离碳刷四处飞扬，而碳粉是电的良导体。若碳粉积攒至一定数量，并与本应绝缘的设备相接处，就会造成短路，导致恶性事故的发生。另外，除碳粉外，灰尘等细小粉尘也容易引起励磁系统故障，其原理与碳粉引发故障相似。
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二、中小型水电厂励磁系统的常见故障举例
2.1一起典型的励磁系统事故案例
2013年3月，某地某水电站正常运行时，监控器发出警报，警报显示激励系统内部多处出现跳闸现象，发电机组自动紧急停止工作。维修人员迅速对发生事故的地点进行检查，发现发生故障的励磁系统有一功率柜有冒烟现象。因此打开功率柜进行详细检查，发现整流桥A已经完全烧毁。除此之外，经检查还发现多处灼伤痕迹，并且多处快速熔断器发生熔断，多个元件损坏。
2.2事故的分析及处理
结合故障录波器在故障发生时所形成的波形图，对事故可能的原因进行了分析，认为事故直接原因是，在可控硅运行过程中，由于发热导致其温度升高，其固有物理性质因此改变，在换相时被电流击穿。对事故起因进行调查，后来发现，由于电厂建成时间不久，通风系统还没有完全投入使用，因此电厂内灰尘较多。而灰尘过多发生积聚，降低了风道内的风速，导致电厂散热功能受损。同时灰尘四处飘散，其中一部分灰尘覆盖在可控硅表面，导致可控硅散热受阻，因此可控硅在运行过程中严重发热，最终引起了事故的发生。
为修复事故带来的影响，首先对出现故障的整流柜进行了隔离处理。由于故障整流柜在事故中严重受损，因此决定弃置该整流柜，将其他整流柜继续投入使用。在完成事故处理后，对励磁系统重新上电，确认励磁调节器运转正常。之后对励磁系统分段进行检查，再确认各主要回路通电后没有异常现象后，使励磁系统正常运转，并对各项运行参数进行了测量，在确保测量结果正常的条件下，使励磁系统恢复正常工作。恢复电厂的正常运转后，对故障整流柜进行替换，对新引进的整流柜进行测试，测试合格后正常使用。
2.3预防该类事故应采取的措施
这是一起典型的由浮尘引起的励磁系统事故，其根本原因是电厂通风系统不合格，导致厂房灰尘过多，最终引起励磁系统元件短路，引发故障。为清除事故隐患，应当采取以下措施[1]。
（1）对脉冲电线进行绝缘防护工作。本案例的直接原因是高压电流击穿可控硅所致。高压电流之所以可以击穿可控硅，一方面是由于脉冲电线没有进行绝缘处理，另一方面是由于可控硅过热导致电阻降低。因此，对脉冲电线进行绝缘处理，可以很大程度上预防该类事故的发生。
（2）加强电厂除尘工作。上文已经说到，粉尘对励磁系统有着较大的伤害，粉尘的堆积很容易造成励磁系统的故障。对于本案例而言，其根本原因就是灰尘过多导致了励磁系统部件散热性能下降，最终引起短路，导致事故的发生。因此，必须对励磁系统各个部件进行定期的灰尘清理工作，以避免类似事故的发生。
三、维护励磁系统正常工作的建议
励磁系统由于其结构较为复杂，容易受到各种因素的干扰而是其不能正常工作。因此我们需要采取一定的措施，保证励磁系统的正常运行。本文在此列举一些必要的措施如下。
（1）故障诊断以及维修应当采取科学有效的方法。由于水电厂供电线路所覆盖的面积较大，对其故障的维修不仅要修复受损的元件及设备，还应当将故障对供电线路所造成的影响降至最低。应当对发生故障的部位有准确的诊断，对发生故障的设备，要先将其隔离起来，保证电网正常运转，在对其进行修复[2]。
（2）注意对部件的检查与维修。励磁系统是由众多部件构成的，在平时的检查工作中，要注意经常性的对各个容易发生故障的部件进行检查与处理。如本文中所列举的事故案例，就是由于可控硅发生故障导致事故发生。因此，应当经常监测部件，确保系统稳定运行。
（3）注意对导电部件以及绝缘部件的处理。在本文所列举的事故案例中，没有对脉冲电线进行绝缘处理也是导致事故发生的原因之一。由于励磁系统运行过程中极易受到油污以及粉尘的影响，因此可能出现很多意料之外的短路情况。这就要求对导电元件，在可能的情况下尽量对其进行绝缘处理，防止意外导电的发生。
（4）应当注意对励磁系统的清洁工作。励磁系统容易受到粉尘的干扰，因此定期对励磁系统进行清洁是必要的。同时还应当保持电厂内的通风及卫生环境，确保粉尘浓度不能超标。还需要注意在平时对励磁系统的清洁中，在一些关键元件中不能使用清洁剂进行清洗，应当使用真空吸尘器或压缩空气对系统进行除尘做业。
四、结论
励磁系统是中小型水电厂运行过程中不可或缺的重要组成部分，但励磁系统由于其结构复杂，容易发生故障。本文总结了容易对励磁系统运行造成干扰的因素，并列举了一起典型励磁系统事故案例，最后对如何保障励磁系统正常运行给出了几点建议，对今后的工作具有借鉴意义。
参考文献：
[1]张利芬，刘兴荣. 水电厂励磁系统常见故障分析及处理[J]. 科技创新与应用，2016（3）：132-132.
[2]王刚，窦海妮. 水电站机组励磁系统故障分析及应对措施[J]. 人民长江，2015（09）：94-97.
论文作者:郭路平1,张飞2
论文发表刊物:《基层建设》2016年19期
论文发表时间:2016/11/29
标签：励磁论文; 系统论文; 事故论文; 碳粉论文; 碳刷论文; 发生论文; 故障论文; 《基层建设》2016年19期论文;