试论水电厂励磁系统常见故障分析及处理

试论水电厂励磁系统常见故障分析及处理
发表时间：2019-09-10T10:13:00.813Z 来源：《当代电力文化》2019年第09期作者：王天纬
[导读] 从不同角度入手客观分析了水电厂励磁系统及其常见故障，提出了一些行之有效的措施的同时分析实例，在科学处理各类故障问题基础上确保励磁系统运行更具安全性、稳定性以及经济性。

江苏国信溧阳抽水蓄能发电有限公司江苏省常州市 213334
摘要：励磁系统是水电厂必不可少的组成要素，其高效运转直接关系到水电厂综合运营效益，而这必须高度重视故障问题。

因此，本文从不同角度入手客观分析了水电厂励磁系统及其常见故障，提出了一些行之有效的措施的同时分析实例，在科学处理各类故障问题基础上确保励磁系统运行更具安全性、稳定性以及经济性。

关键词：水电厂励磁系统常见故障分析处理
励磁系统运行中故障问题的出现会对发电机正常运行产生不同层次的影响，出现失磁、停机等情况，无形中会增加励磁系统运行成本。

发电厂要多层次客观剖析励磁系统常见的各类故障，在科学处理基础上强化励磁系统管理，确保各方面功能作用顺利发挥的同时尽可能延长其使用寿命，在保证发电质量的基础上实现综合效益目标。

一、水电厂励磁系统及其常见故障
1、水电厂励磁系统
简单来说，励磁系统主要是向发电机的转子绕组实时传递励磁电流，发电机运行是否安全、可靠和励磁系统的运行有着深层次联系。

以溧阳抽水蓄能电站的机组励磁系统为例，由多个设备组成，比如，励磁变压器、磁场开关、过电压保护装置、控制与监视信号系统。

励磁电源取自主变低压侧15.75kV离相封闭母线，经励磁变降压为600V，由三组三相全控桥式可控硅整流装置整流后向转子绕组输出电流建立磁场，维持机端电压在给定水平，满足机组各种工况的励磁调节，远方自动控制、先地手动控制是励磁系统运行中的主要控制方式。

相应地，下面便是励磁系统的原理结构图。

2、水电厂励磁系统的常见故障
在运行环境、自身质量、人员操作等层面因素持续作用下，水电厂励磁系统运行中极易发生各类故障问题，可以将其分为两大类，即内部故障、外部故障。

在联系实际过程中对其进行针对性处理，在故障高效管控基础上提升励磁系统运行的综合效益。

二、水电厂励磁系统的常见故障处理
1、励磁电缆单相接地引发的励磁系统故障
在水电厂运行过程中，励磁电缆单相接地以后，会对励磁系统运行产生不利的影响，极易引发故障问题。

在励磁电缆单相接地以后，励磁电缆的正极对地绝缘有明显变化，数值为0，接地电阻也为0，励磁电缆、电缆层支撑铁架二者接触的位置有烧焦的痕迹，励磁系统的运行也受到一定的影响，出现故障问题，进而，导致发电机组出现失磁问题。

针对这种情况，水电厂维修人员需要在准确定位励磁系统故障基础上细化分析故障发生的原因、影响因素、严重等级等，在综合把握基础上根据励磁电缆单相接地后严重情况，针对性处理故障问题。

2、集电环正负极短路引起的励磁系统故障
在运行过程中，集电环正负极短路以后励磁系统极易引发故障问题。

水电厂维修人员需要全面、深入把握励磁系统运行中呈现的故障报警信息数据，对励磁系统自身动作进行合理化诊断，准确把握对应的过励限制动作、欠励限制动作，看其在励磁系统故障发生以后是否同时出现，这是因为通常情况下二者都不会同时出现，比如，励磁电流不小于发电机运行中额定励磁电流的情况下，过励限制动作才会出现，在发电机正常运行中，过励限制动作、欠励限制动作二者正好处在两个极端。

在此过程中，励磁系统故障发生后，转子的磁场不断减弱，发电机的机端电压也会明显降低等，励磁电流持续变大，导致可控硅被击穿等。

在此基础上，集电环的正负极短路以后，灯泡头内部的温度不断升高，滑环、集电环、碳刷等零部件都会受到不同程度的影响，励磁系统故障问题复杂化，增加了励磁系统维修的难度系数。

在处理过程中，维修人员可以将导电杆上面的绝缘衬套更换掉，彻底清扫干净碳刷、集电环等部件，更换其中的快速熔断器、可控硅，对受油器座运行中渗出的油进行科学化处理，对其中的非线性压敏电阻进行科学化试验。

同时，维修人员要再次仔细检查集电环的正负极以及极易引发励磁系统故障的零部件等。

此外，在励磁系统日常运行中，维修人员要加强集电环正负极的防控，要根据励磁系统故障发生以及维修记录，按时对相关设备进行规范化检查、清扫，按时对油器座运行中渗出的油进行科学处理且通过年度大检从根本上解决渗油问题，动态控制灯泡头的温度、环境等，在多层面科学把握基础上降低励磁系统故障发生系数。

3、励磁变高压侧熔断器熔断下的励磁系统故障
在水电厂运行过程中，励磁变高压侧熔断器熔断以后，发电机组的无功正负间会出现较大的摆动，包括励磁系统的电流、电压。

维修人员先要客观分析励磁系统的报警信息，在应用现代化技术以及检测设备等过程中准确定位故障发生的具体位置，全面、动态评估、分析
励磁系统故障，结合发电机运行情况以及熔断器的熔断情况，对熔断的励磁变高压侧熔断器进行科学化维修，如果故障问题严重，可以将这一故障熔断器更换掉。

在此过程中，维修人员要在归纳、总结励磁系统故障发生原因、频率、等级等，优化完善日常管理中制定的防控方案、制度、方法，将设备检查、检测、监督等工作落到实处，做好励磁系统以及相关设备养护工作，也可以对其进行合理化改造、升级等，在源头上提升熔断器、励磁系统的运行性能，防止运行中故障问题频繁发生。

4、无法起励与起励过压故障
在励磁系统运行过程中，经常出现无法起励、起励过压两大情况，引起的原因多样化，要在深化剖析基础上进行合理化把握。

就无法起励来说，引发的原因很多，比如，励磁系统运行中起励按钮、起励按键的接通时间非常短；同步变压器保险丝座的开关没法复位；在发电机的转速还没有达到额定状态的时候，转速继电器已经接通，自动起励的回路出现自动退出的情况；起励电源的开关处于打开状态，起励电源无法及时输送到对应的起励回路；运行中的调节器出现各类故障问题，调节器在没有传达开机令的情况下相关信号便输入；转子运行中出现短路、开路等故障。

在此过程中，励磁系统出现起励过压的情况也比较多，比如，励磁变压器的相序不正确，调节器运行中输出的脉冲相位无序。

维修人员要在具体原因具体分析基础上分层次处理无法起励、起励过压的故障问题。

三、水电厂励磁系统的常见故障处理实例分析
以溧阳抽水蓄能电站的机组励磁系统为例，4号机组励磁变低压侧出线电缆温度过高，主要是励磁变电缆电流分布不均衡引起，可以通过改变电缆排列方式让励磁变电缆的电流分布均衡。

之前，该电站励磁变低压侧出线电缆的排列方式是A1-A4/B1-B4/C1-C4的一字排开的排列方式，后经过商讨改为了三相励磁电缆三根一组的“品”字形进行排列，之后再测量4号机励磁变低压侧电缆的温度就大大降低了，电缆的电流分布也得到了改善。

在此过程中，随着运行时间不断延长，会出现螺丝松动、端子松脱的现象。

维修人员先要仔细查看机组励磁系统LCU的报警信息，再逐一查看励磁具体柜子处，准确定位松脱的端子，紧固其端子与附近的端子并用尖嘴钳检查是否紧固完成，确保励磁系统设备高效运转。

四、结语
总而言之，发电厂要以励磁系统运行中出现的故障为基点，在探索管控新思路过程中高效处理各类故障问题的同时加大对薄弱环节的管控力度，将故障发生率最小化，促使励磁系统以及发电机都能高效运转，发电各个环节有序进行的同时提高水利资源的利用效率以及电能质量，在提质增效过程中增强自身运营能力，在应对市场多层面挑战中走上持续性发展道路。

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