浅谈水电站励磁系统故障及处理措施

浅谈水电站励磁系统故障及处理措施

林洁宏

福建水口发电集团有限公司 福建省福州市 350000

摘要：励磁系统的主要任务是向发电机的转子提供一个可调的励磁直流电源，从而达到控制发电机机端电压恒定，满足发电机正常发电的需要，励磁系统还具有合理分配并联机组无功功率和提高电力系统稳定性的重要作用；保证励磁系统的安全稳定运行至关重要，提高励磁设备的检修试验技术也至关重要，励磁系统对于提高电力系统的暂态稳定性主要表现在快速励磁和强行励磁的作用上。本文对水电站励磁系统故障及处理措施进行了探讨，仅供参考。

关键词：水电站；励磁系统故障；处理措施

引言

工业现代化背景下，越来越多的机械设备和现代技术应用到水电站机组运行中，其中励磁系统在水电站机组运行中发挥着积极作用，良好的励磁系统，能够保障水电站机组运行稳定性，且能够提高电能供应质量。但受到诸多因素的影响，水电站机组励磁系统会出现故障，对机组运行安全性、经济性都产生了不良影响，因此加强对励磁系统故障应对措施的研究具有现实意义。

一、励磁系统的工作原理

水电站的励磁系统是建立发电机磁场的一种主要装置，通过磁电感应发电机进行发电，在水电站的组成中励磁系统占重要地位。电源和励磁这两部分装置是励磁系统的组成，励磁电源由励磁机与励磁变压器组成；励磁装置一般会遵循不同的型号和使用要求，对调节屏及控制屏等元器件进行规范配置。励磁装置的运转主要依据发电机运行状况，让发电机的电机端压处在统一标准，为了实现这部分，可采取强行增磁或减磁等控制。在安装励磁系统时，使用独立安装模式，针对发电机特点进行配套安装。

二、励磁系统励磁方式分类

晶闸管励磁系统的励磁方式可以分为他励和自励两大类型。他励励磁方式需要使用额外独立的电源，因此能够避免电力系统的干扰，整个系统于对运行环境的要求相对较低，而且系统维护便捷，工作量小。但是他励方式中，转子电流、电压等运行参数无法直接获取，因此需要额外增设一些装置来监测，导致他励磁方式占地较大或者仓房较高。基于他励的一系列优点，他励方式在较多的中大型水电站中得到了广泛应用。自复励励磁方式对于系统的性能需求有所不同，在实际生产中，自复励方式设备占地面积较大、线路铺设复杂、维护工作量大、复杂程度较高等一系列相较于他励方式的缺陷，并没有得到很大程度上的广泛应用，仅仅应用于特殊的一些变电站中。此外，励磁方式还与水电机组的容量存在直接关系，一般而言，当机组的容量大于500kW时需要使用自并励可控硅励磁，反之，当机组的容量小于等于500kW时，一般使用双绕组电抗器分流自复励这一种励磁方式。在中国早期投入运行的水电站中，一般采用的是永磁副励磁机以及交流侧串联相复励这两种主流的励磁方式。在系统正常运行时，励磁调节器需要根据自动电压实时完成对于控制方式的有机调节，这种调节主要是经由改变PID调节器的输出，实现对于发电机的励磁电流的有效控制。

三、水电站励磁系统故障和处理措施

（一）励磁系统单元部分的故障和处理

当水电站励磁系统功率单位发生故障时，会出现变压器高低压侧的保险熔断，励磁系统不能向发动机提供正常的离子电流，这时发动机会取消运行并发出故障信号，情况严重时会出现跳闸保护。水电站维护工作人员在进行这类故障处理时，首先要对励磁系统变压器高低压侧的保险进行检查，当保险出现熔断时要及时进行更换。水电站发动机组在运行中，励磁系统晶闸管会处于风机运转状态下，一旦保险出现熔断现象，会直接导致风机停止运行，这时风机会发出故障信号，相关的工作人员在接到故障信号时，要立即进行停机并进行故障的检查和处理，否则晶闸管会因为过热而出现烧毁情况。不管励磁系统中的晶闸管是否因为过热烧毁或者是正常使用而损坏发电机组，一旦发出故障信号时，维修工作人员必须要对晶闸管进行检测，并对烧坏的晶闸管进行及时的更换。

（二）自复励式励磁故障及处理

此类励磁自身具有精确度高优势，且在应用中，能够针对机组短路故障给予及时的电流支持，以此来保证系统处于稳定状态。虽然此类励磁相对先进，但是其自身仍然存在一些缺点，在运行时会发生发电机波动较大等故障。对于这一故障，主要是机组维修后，接线装置不合理，导致出口电压三相失衡。机组的无功负荷与励磁电流呈负相关关系，前者负荷增加，对应的电流会逐渐减小，最终使得发电机处于欠励磁情况下，无法满足运行需求。针对该问题来说，在系统维修时，维修人员要严格控制质量，加大对细节的处理力度，并强调主副绕组顺序，使得设备和线路连接科学，从而提高系统运行稳定性。

（三）整流电源故障和处理

某一大型水电站站台采用的功率是26mw的大型可控多晶硅自并激发电机组，启动发电机组后却无法起压，工作人员立即对发电机组的外部因素进行了仔细检查，没有发现任何异常，励磁控制装置也没有自动发生异常报警。故障原因可能是励磁调节器和可控硅整流装置电气回路发生了故障或者是整个电源都出现了故障。为了有效解决这一技术问题，需要对两个具有可能性的主要故障原因进行检查排除，工作人员先前者的电气回路，如果没有发现任何异常，则第一种认为可能故障原因可以进行排除。之后我们检查电源是否正常，发现高压整流器的电源出现B相缺相，因此发电机根本无法正常进行起压。励磁保护装置无法及时报警主要是因为电源故障会造成励磁驱动同步电压回路无法正确建立，使得故障警报无法及时发出。为了及时解决这一重要故障，应当及时更换电源，经过多次试验结果测试正常之后才能够重新投入使用。

（四）励磁系统接地及处理

在正常检查时容易发现接地是励磁系统常见故障之一。励磁系统接地时励磁系统的绝缘电阻低，整个机组的励磁回路参数不会改变，发电机组仍会继续运行。发电机组在正常工作前需要对其励磁系统做到全面检测。首先需要检测的是励磁机线路和磁性开关的检测，确保因为绝缘不良而引起的接地情况，如果未能通过检测关，则表明励磁机接地存在故障情况。发电机组在由运行状态转到停止状态或者由停止状态转到运行状态时过程中会产生水蒸气，经常性的启停会在发电机组内部产生杂物并形成积聚，这也会引起励磁系统接地情况的出现。要解决此故障的出现，主要方法是减少水蒸气的产生，保持机组内部干燥，定期清理内部杂物的堆积。

（五）励磁系统中的失磁故障和处理

励磁系统中的失磁故障是较为常见的故障之一，当励磁系统出现失磁故障时，会出现电压下降的情况，从而导致电压值出现较大的波动，一般电压会出现不断的下降，最终出现负电压的情况，同时因为电压下降电流会出现剧烈摇摆，从而产生保护行为。面对励磁系统中的失磁故障，维护工作人员要检查励磁系统电源交流侧的开关，如果出现开关辅助节点松动情况会导致电阻增加，励磁系统就会出现失磁故障。这种情况下，为了解决失磁故障，要对开关接点处进行仔细的检查，并对辅助节点进行定期检查，这样能够有效地防止失磁故障的发生。

结束语

总而言之，在水电站发电机组日常运行中励磁系统运行的安全性与稳定性十分重要，对于发电机组及水利系统整体的稳定性和安全性具有重要意义。为此工作人员应加强对水电站励磁系统故障的全面掌握，当故障发生时可以找到故障发生原因，故障位置等，并对其进行详细记录，做好故障的应对和处理措施。

参考文献

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