摘要：某矿业煤矸石发电有限公司二期 4# 发电机采用两台型号为TDWLT-01 的调节装置和两套整流器组成的双励磁调节系统，自 2016年来，4# 发电机组无功波动频繁，波动幅度 8-30Mvar，严重影响机组安全稳定运行。为了控制无功波动时可能引起机组进相运行，造成失磁保护动作从而引起机组跳闸，将 4# 机组无功控制在 35Mvar 运行。4# 发电机组无功波动问题，为此厂里多次组织电气专业人员进行分析和讨论都没有找到具体的原因，已经成为严重影响机组安全运行的一个难题。
关键词：无功波动；励磁调节柜；整流器
1 励磁波动现象及故障排查
1.1无功波动现象
自 2016 年 5 月大修对励磁机的旋转整流二极管进行了部分更换后，再次启动运行4#发电机时，无功输出出现波动现象，间隔时间长，有时半个月才波动一次。2017 年 3 月份后，无功输出出现波动频繁，有时几个小时波动一次，最严重的一次4月19日，一个小时波动一次，而且切换至 B 套励磁调节系统运行时，励磁调节柜 1# 电流表和和 2#电流表显示电流一样大，切换至 A 套励磁调节系统运行时，励磁调节柜上只有 1# 电流表有电流显示，且无功最大波动幅度 8-30Mvar。
1.2励磁波动原因排查
1.2.1励磁调节器内部排查
2017 年 4 月 23 日，4# 机停机后，组织人员检查了励磁机至调节柜电缆和接线头。并对 4# 机 A、B 调节器插件、进行了检查清扫，接插线进行了重新插拔检查，确保接触良好。4 月 28 日，打开励磁机外壳，对励磁机旋转整流二极用万用表进行逐个检查测试，旋转整流二极管均正常。
1.2.2对励磁柜做模拟实验检测
2017 年 4 月 27 日，通过对励磁柜做模拟实验检测，其方法是在励磁调节器的励磁 PT 端和仪表 PT 端，接入三相调压器输出的三相100V 电压，再在励磁柜输出端（励磁电压）接上 RXT 瓷管可调电阻，用示波器查看电阻两端电压波形，其励磁柜模拟实验接线如图 1 所示
从波形图可以看出波形不一致，也不均匀，切换至 B 套时，通过示波器观察，控制角在 60-90 度时，波形和 A 套一样，所以初步判断为整流器故障。
2采取措施
2.1运行检查
加强定期与不定期的设备巡回检查制度，正常情况下，每 4 个小时必须对发电机碳刷检查一次，测量滑环和碳刷的温度，其温度不超过 120℃，测量分流情况，主励碳刷电流控制在 10~100 A，副励碳刷必须 3 个有电流，用提刷的方法检查鉴定碳刷在刷握内上下是否自由活动，发现问题必须检查原因进行处理；检查碳刷辫是否完好，是否有脱辫现象，是否有氧化、过热变色等情况，发现问题必须进行更换。夏季高峰负荷期间以及无功和电压波动较大时应缩短温度测量时间间隔，对更换的新碳刷做重点检查，并做好碳刷电流分布情况记录。夏季气温超过 38 ℃或滑环温度超过 90 ℃时，必须启动轴流风机进行辅助冷却，温度上升至 110 ℃时，可以采用降低无功的措施进行控制，并通知相关部门进行处理。
2.2更换碳刷
新购进的碳刷发电作业区和设备室、检修作业区共同验收，对碳刷的电阻值进行抽检，比例必须高于 20%，阻值要符合制造厂和国家标准（电阻率 7.8~18.2 μΩ·m，联接电阻≤4 mΩ；每批碳刷需对比各参数与以前使用的碳刷参数一致，质量外观明显差异时不能接收）。更换碳刷时必须使用同一厂家、同一型号的碳刷（主励使用 50 mm 的碳刷，副励使用 65 mm 的碳刷），并且碳刷接触面应大于碳刷截面的 60%，一次集中更换碳刷的数量不得超过单极总数的 10%；碳刷弹簧的压力要统一（主励弹簧使用 1.45 kg，副励弹簧使用 1.75 kg），要使用统一厂家的产品（对于目前正在使用的不同参数碳刷混用应逐步进行更换）。碳刷顶端低于刷握顶端7 mm 的碳刷应更换，运行中的碳刷总长度不低于33 mm。
2.3停机整修
利用每次小修停机机会，设备室安排检查滑环，滑环应表面光洁无变色、无凹凸、无电腐蚀斑痕、盘车转动时弹刷无明显伸缩跳动、刷握与滑环间隙 2~3 mm、电刷与刷握间隙 0.1~0.2 mm，发现问题及时处理；并对滑环通风孔进行清理。设备室制定滑环的椭圆度、平整度检查标准，利用每次停机小修机会安排检查滑环的椭圆度、平整度、同心度，发现问题及时处理；对发电机刷握和弹簧尺寸不匹配、刷握变形以及刷握的位置，在停机时安排处理。
3维修效果
2017 年 4 月 30 日，组织电气专业人员对励磁柜做模拟实验，接线方式如图 1，在 A 套时，通过示波器观察，控制角在 60-90，波形如图 3。
从波形图可以看出波形一致，也均匀，整流器正常。将励磁切换至 B 套，通过示波器观察，控制角在 60-90 度，波形如图 3，波形也是一致和均匀的。而且切换至 B 套励磁调节系统运行时，励磁调节柜只有 2# 电流表显示有电流显示，切换至 A 套励磁调节系统运行时，励磁调节柜上只有 1# 电流表有电流显示。2017 年 5 月 10 日，启动 4# 机空载运行时，励磁调节柜将励磁 A套切换至 B 套和 B 套切换至 A 套，均正常。在 2017 年 6 月 8 日，启动 4# 机并网运行，无功不波动，经过一个多月的运行，直到 2017 年7 月 15 日，也再未出现无功输出波动情况，4# 机组无功输出波动故障已消除。
结束语
励磁系统是发电机调节电压、控制电能指标的重要控制设备，励磁系统安全稳定运行对发电机和电力系统都有重大影响，通过对某矿业煤矸石发电有限公司 4# 机励磁柜引起的无功输出波动的问题进行研究和分析，找到了整流器故障导致4#机功输出波动的根本原因，采取更换励磁柜内的整流器，消除了机组输出无功波动的安全隐患，确保机组和电网的安全稳定运行。
参考文献
[1] 武庭会.发电机机组无功功率输出波动原因分析及对策 [J].冶金动力，2015（10）.
[2] 贾莉.发电机无功摆动原因分析及探讨 [J].能源环境.
[3] 杨威，张金栋.电力电子技术（第 2 版）[M].重庆：重庆大学出版社，2003.
[4] 张道纲，曹广恩，朱松健.大功率汽轮发电机及其运行（下册）[M].北京：水利电力出版社，1986.
[5]刘奔.水轮发电机组无功波动事件原因分析[J].电工技术，2017（10）：97-98.
[6]林文南.珠海电厂#1发电机无功功率波动的分析及处理[J].电工技术，2015（02）：75-77.
论文作者:蒋演
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第27期
论文发表时间:2019/1/3
标签：碳刷论文; 励磁论文; 机组论文; 波形论文; 发电机论文; 整流器论文; 电流表论文; 《建筑学研究前沿》2018年第27期论文;