发电机励磁系统故障分析与预防策略初探

师丹

摘要： 发电机励磁系统在整个电力系统中占有非常重要的作用，其能够使得发电系统在整个工作运营状态中保持足够的稳定性。下文将根据发电厂内发电系统的特点，对发电机励磁系统的故障做分析并给出预防策略，以供相关人士参考交流。

关键词：发电机;励磁系统;故障分析;预防策略

引言：

随着社会的进步和社会的发展，全国的电力系统已经实现了全面的互联网发展，互联网发展对于电力系统运营过程中的稳定性有了更高的要求。为保障电力系统的安全运行，电力系统提出需要用恒定模型来取代详细模型以达到稳定计算的要求，对于相关励磁系统的电力系统稳定性都需要进行计算。虽然，现阶段能够分析出励磁系统出现故障的大部分原因，但是由于实际的运行过程中缺少可靠的参数，因此会使得励磁系统出现故障时的原因不够明确，所以分析其出故障的原因是关键。

一、发电机励磁系统简述

发电机励磁系统是供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备的统称。其主要有励磁功率单元以及励磁调节器两部分组成。同步发电机主要是为了实现能量之间的转换，因此需建立直流磁场，该磁场的直流电就成为发电机的励磁电流。发电机励磁系统包括直流励磁机、无刷励磁机、交流励磁机等。从其他电源获取励磁电流的发电机可称为他励发电机，从发电机本身获取励磁电流的发电机则成为自并励发电机[1]。

二、发电机磁力系统常见的故障以及原因分析

（一）励磁系统小电流试验过程中输出电压异常波动原因分析

产生故障的现象：将副励磁器与励磁调节器的连接断开，将中频率的发电机作为励磁系统的输入电源，使得励磁调节器的主回路电流变成过小的电流。此时电流调节器的电流为0.5A，直流电压过大，使得调节器出现过大的噪音。对出现该故障现象的分析：其电流相比晶闸管的电流来讲过小，使得一部分的晶闸管电流无法通过。由于晶闸管电流无法正常导流，就会导致调节器的直流电压过大，使得电流的输入与输出不平均，最终调压器发生异常的声响[2]。

（二）采样系统故障导致发电机误励磁故障发生的分析

产生故障的现象：电厂内200兆瓦的机组，在维修期间更换了自动励磁调节器，在操作试验时表现合格。但该调节器在运行不到半个月的时间后，发电机在正常运作的过程中出现了无功率变换，从原本的80Mvar直接上升到了200Mvar左右。发电机受到严重的变压过负荷行为而产生跳闸，整个故障出现的过程中调节器没有任何异常反应。对所出现的故障现象进行分析：从故障出现的状况来看由于励磁系统中的强励电流猛然输出导致发电机的Mvar不断攀升，并且在此过程中电流调节器无异常反应，在调节器的装置内部也没有任何波动，此时造成强励电流输出的原因主要有以下几个方面：

①实际在有强励电流输出的外部是有强励电流信号显示的，但是由于工作人员的疏忽导致对信号的延迟处理或者未处理。还有可能就是增磁节点出现了粘连，本身励磁调节器是有抗节点粘连的功能的，此故障发生后相关工作人员检查过程中出现未能被发现节点粘连的现象[3]。

②同步信号或脉冲触发错误。触发错误以及信号错误会导致原本正常触发的角度发生移动并且贴近强励的位置。由于励磁调节器自身具备检测触发脉冲的功能，所以当正常触发角度被移动时调节器不发出任何异常的动静[4]。

从以上两点的故障分析中可以体现出，当故障出现时会有两种考虑因素，因此在判断故障原因时务必要对问题进行具体的分析，通过综合的分析和判断做出应对故障的最佳方式，以更好的、高效的解決故障。

（三）同步信号断线导致发电机失磁

故障现状仍然是具有200兆瓦的电力机组，在正常运转的过程中两套励磁调节器D、E都发出故障信号，因此励磁系统自动将励磁开关分开，并同时将备用励磁开关合上。当开关合上时，备用开关又再次跳开，导致发电机出现失磁的现象，发电机跳闸解列。

对该故障进行分析：故障发生后，相关工作人员对调节器的故障进行记录。D和E两套调节器均发出故障信号，励磁系统自身有两套自动切换装置分别是主励和备励。当D套励磁调节器和E套励磁调节器同时出现故障后，将自动给主励磁开关发送跳闸命令和给备励磁开关发送合闸的命令。但是在此次故障发生后，两项命令均未能得以实现，这也就使得发电机出现失磁故障。

（四）发电机低励失磁故障分析

发电机在失磁（低励）时，由于各方面条件导致会使得电力系统的运行失去原有的稳定性，这对于发电机自身的安全运行造成了一定的影响。一台发电机处在失磁或者低励的状态下，出现功率的上下波动，并且电力系统的电压降低，最终使得现场发电机与发电机之间或者各个系统之间存在少部分的失步，使得系统产生震荡。该电流在励磁系统中受到耗损 ，一旦当电流超过可承载的值后会使得转子的温度过高。在转子表层的差额电流，还可能会存在于转子的本体、护环的接触面上，最终产生过高的热量导致灼伤。发电机在低励和失磁等现象中会带有越来越大的功率，由于发电系统出现异常，会使得越来越大的功率没有办法得到吸收。所以在发电机超负荷运行过程中由于电流还在通过，会导致发电机定子过热。发电机的额定容量过大时，当其处在低励和失磁的阶段就会使得电力系统产生很多无功功率。电力系统自身的容量越小，其对于补偿功率的能力将会越发下降。所以发电机的容量和电力系统的容量的比就会变大，这样对于整个发电系统而言是十分不利的。

三、对于发电机励磁系统出现故障的预防方式

① 对于需要长时间进行运作以及高功率运行的发电机应当做到的是给予其专门的试验，以保障系统的安全运行。想要精确的确定发电系统的运营最大值，应当按照电网对其的运行要求以及发电机自身的定子铁心和发电状况来判断。进相运行时，发电机的励磁系统可以使用自动控制模式。对于低励限制器务必保障其安全可靠性，并且对于该限制器到的调解工作应当根据试验成果做准确的判定，励磁调节器也要进行定期的校核。

②励磁系统在设置过程中一定要配备有较完整的保护系统，以保障在应对一些极限运行和突发状况时系统能够做出安全、可靠、正确的反应，保障发电机的正常运作。对于励磁调节器的过励限制以及保护都应当在调节器出厂时的范围内进行调整，定期也要对其进行安全的检查。

③励磁调节器的通道发生故障时相关工作人员要做好及时的维修，保障调节器能够以最短的时间再次投入正常的运营。在此过程中发电厂要严令禁止工作人员进行对励磁的手动调节，特别是在调节器需要长期保持运行状态时。

四、结束语

针对以上的发电机现有的特点，本文分析了集中励磁系统出现故障的状况以及原因，并根据其原因提出了相关的对策建议。目的是为了使得发电机励磁系统的故障现象得到极大程度上的避免，以及对于故障事故发生的一种有效的预防。本文提出的相关策略和建议，以供相关人士进行经验借鉴，以大力的推动我国的发电机励磁系统更快更好的发展。

参考文献：

[1]邓外哺.发电机励磁系统风机电源故障导致机组跳闸原因分析及预防措施[J]. 广东科技，2016，v.25;No.374（08）：28+41-42.

[2]王洋.当前我国火力发电厂发电机励磁系统常见故障分析及对策研究[J].百科论坛电子杂志，2018，000（021）：315-320.

[3]王超，张静.互动仪式链视角下医疗纠纷成因及预防医疗纠纷关口前移策略初探[J].中国卫生法制，2019，27（02）：61-64.

[4]陈志峰，孙鸿儒，潘海斌.600 MW机组发电机励磁系统故障导致机组跳闸原因分析[J].内蒙古电力技术，2019（4）：112-116.