励磁变压器检修
一台检修变压器无励磁分接开关问题的分析与处理
2电工电气 (20 6 No. )作者简介：陈朋(1987- )，男，硕士，从事电力变压器的研发工作；韦良斌(1978- )，男，工程师，本科，从事大型电力变压器的研发工作； 陈传明(1982- )，男，工程师，本科，从事110kV 电力变压器的设计工作； 宋文翠(1988- )，女，硕士，从事110kV 电力变压器的设计工作。
一台检修变压器无励磁分接开关问题的分析与处理陈朋1，韦良斌2，陈传明2，宋文翠2(1 山东电工电气集团智能电气有限公司，山东 济南 250022；2 山东电力设备有限公司，山东 济南 250022)摘 要：介绍了一台110kV 主变在工厂化检修过程中无励磁分接开关出现的问题，通过对该变压器无励磁分接开关电气原理图的理论分析，并结合国内变压器和无励磁分接开关制造技术的发展历程，判定故障问题发生的根源在于实物与原理图的不统一，进而得出了该案例的处理方案，该案例的分析与处理过程对电力变压器的工厂化检修具有参考意义。
关键词：变压器；工厂化检修；无励磁分接开关；分析中图分类号：TM403.4 文献标识码：B 文章编号：1007-3175(2016)11-0028-03Abstract: Introduction was made to the problem of the off-circuit tap-changer for a 110kV main transformer in the factory overhaul pro -cess. By theoretically analyzing the electrical principle diagram of the transformer off-circuit tap-changer, combining with the development history of domestic transformer and off-circuit tap-changer manufacturing technology, this paper judged that the malfunction problem was caused by the disunity between the entity and the schematic diagram, so as to obtain the processing scheme of this case. The case analysis and treating processes provide references for factory overhaul of power transformer. Key words: transformer; factory overhaul; off-circuit tap-changer; analysisCHEN Peng , WEI Liang-bin 2, CHEN Chuan-ming 2, SONG Wen-cui 2（ Shandong Electrical Engineering & Equipment Group Intelligent Electric Co., Ltd, Jinan 2 0022, China ;2 Shandong Power Equipment Co., Ltd, Jinan 2 0022, China ）Analysis and Treatment of Off-Circuit Tap-Changer for aTransformer in Maintenance0 引言随着国家电网公司“三集五大”概念的提出，对“大检修”体系建设也提出了明确要求。
励磁系统常见故障及应对措施
励磁系统常见故障及应对措施摘要：保持励磁系统良好状态，对于水电站安全生产具有十分重要的作用，因此本文对励磁系统工作原理、常见故障及其应对措施进行了探讨。
关键词：故障；措施；励磁系统；水轮发电机励磁系统（excitation system）是向水轮发电机转子绕组提供磁场电流的装置，其主要作用是维持发电机电压在给定水平上、合理分配无功以及提高电力系统运行稳定性[1]。
可见，维护和调试好励磁系统对于保障水电生产的安全运行意义重大。
但是我们也知道任何设备在运行中都可能出现故障，如何针对故障快速诊断和排除是维护人员重要职责和任务，励磁系统自然也不例外，因此本文对水轮发电机励磁系统常见故障与应对措施进行了探讨。
1 水轮发电机励磁系统工作原理1.1 关于励磁方式水轮发电机的励磁方式分他励和自励两大类。
他励主要是以励磁机作为励磁电源的一种励磁方式，自励的励磁电源取自发电机自身。
虽然他励方式不受发电机运行状态影响，励磁可靠性较高，但是结构较为复杂，多出现在旧式励磁系统中，目前基本上采用自励方式。
在自励方式中，应用较多的是可控硅静态励磁方式，它没有旋转部分，维护相对简单。
可控硅静态励磁方式又分为自并励和自复励两种形式，两者比较起来自并励方式从技术、维护、可靠性和造价等方面都更为成熟和适用，因而应用更广泛，故此本文将自并励方式作为讨论的基础。
1.2 自并励系统的原理与构成如图1所示，自并励系统利用接在发电机端的励磁变压器励磁交流电源，通过晶闸管整流装置变换为直流励磁电源。
再结合图2，水轮发电机励磁系统由励磁调节器、励磁整流装置、起励装置、灭磁装置、励磁变压器以及保护、测量等装置组成。
其中励磁系统由励磁调节器与功率灭磁单元构成，励磁调节器根据所检测到的发电机电压、电流等信号，按照一定的控制准则自动调节功率灭磁单元的输出；而励磁控制系统则涵盖了励磁系统和同步发电机，通过励磁控制系统可以实现对发电机电压、电力系统无功分配的控制。
励磁变压器及励磁系统保护和故障、事
（2）直流侧过电压保护
当发电机机端出现故障，如短路、误同期并 列和/或异步运行时，会感应出负方向磁场电流， 并在转子回路中产生过电压。必须采取措施， 将此过电压限制到可控硅反向峰值电压和转子 耐压以下，并留有足够的安全裕度。通常使用 跨接器完成直流侧过压保护。。该电路采用穿 导二极管BOD检测转子回路中的正向和反向过 电压。当产生的过电压足够高时，BOD动作， 触发相应的可控硅，将灭磁电阻并联到转子两 端，同时发出跳闸令使磁场断路器立即跳闸。
127
FCB故障 FCB failed
开关闭合”信号在 闭
合命令触发一秒钟
（二）系统的连接及基本原理
从发电机端部经三相封闭母线连接到 励磁变的一次侧；2万伏高压变比成900伏 并经三相封闭母线连接到可控硅整流桥， 可控硅整流桥输出连接到与发电机转子绕 组直接相连的滑环。UNITROL 5000调节 器根据测量到的发电机电压、电流可算出 有功、无功、功率因数并根据实际运行工 况计算出所需脉冲，控制可控硅整流桥的 输出，即控制发电机励磁，从而达到控制 发电机运行。
速断保护整定原则为大于本线路末端 三相短路电流，不带时限，所以它不能保 护全线路，保护范围小；
四、励磁系统故障与事故处理
（一）DCS画面内励磁系统故障报警信息
LOCAL ON
就地控制中
SETPOINT MIN SETPOINT MAX
调节器给定最小位置 调节器给定最大位置
EGC ON FIELD FLASHING ON FIELD FORCING ACTIVE
自并励系统在发电机无电压输出或电
压低于5%空载额定电压时可控硅整流桥不
工作即无整流电压输出。此时起励装置借 助于厂用220V交流电经整流二极管、接触
电厂励磁系统二次检修规程
励磁系统二次设备检修一、励磁系统概述（一）、检修范围本规程适用于我厂Q5S-O/U251-S6000励磁系统二次设备（包括励磁调节柜、磁场开关柜、励磁整流柜及相关电流电压回路设备）的定期检修。
Q5S-O/U251-S6000型号的说明：Q——四通道，双自动通道加两个独立的手动通道5——采用微处理器系统5000S——整流桥配置为标准型（n-1冗余，即当一个整流桥故障时，系统仍能够满足最大的励磁功率）O——无任何附加功能U2——整流桥型号UNL133005——运行的整流桥数目1——整流桥每臂一只可控硅，三相六脉冲S——单断口直流开关6000——直流开关的额定电流（二）、励磁系统简介我厂发电机励磁系统采用ABB公司的UNITROL-5000系统。
UNITROL-5000是UNITROL系列的第五代励磁调节器，用于同步发电机精致励磁系统。
励磁系统组成:本系统主要由机端励磁变压器、可控硅整流装置、自动电压调节器、灭磁和过电压保护装置、起励装置、必要的监测、保护、报警辅助装置等组成。
AVR采用双具通道数字式微机励磁调节器，有稳定发电机电压和合理分配无功以及提高电力系统稳定性的作用。
本调节器具有手动和双自动通道，各通道之间相互独立，可随时停用任一通道进行检修。
各备用通道可相互跟踪，保证无扰动切换。
AVR与DCS接口实现控制室内对AVR的远方操作。
励磁装置的电源取自连接在发电机出线上的功率整流变压器。
励磁系统的控制是由SCR整流桥回路的相位控制而得到的。
SCR的触发信号是由控制器中的数字调节器产生的。
在其余的控制选项中，主控制器CH1或主控制器CH2都可以是工作的主控制器，而通过软件自动监控这两个主控制器，以决定那一个应当是工作的主控制器，那一个是后备的主控制器。
两个独立的触发回路和自动跟踪的采用，保证了主、后备控制器之间的平稳切换。
从而控制发电机转子绕组的直流电压和直流电流。
（三）、UNITROL-5000 励磁系统概述UNITROL-5000 励磁系统的整个系统可分为四个主要部分：a) 励磁变压器( - T02 )b) 两套相互独立的励磁调节器（-A10，-A20）c) 可控硅整流桥单元–G31...... -G34d) 起励单元（-T03，-A03，-Q03）和灭磁单元（-Q02，-F02，-R02）在静态励磁系统（常称自并励或机端励磁）中，励磁电源取自发电机机端。
励磁系统检修规程
总则1、本检修规程包含汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件和厂内励磁系统各设备的检修细则；2、Ⅰ、汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件1 总则1.1 本技术条件适用于汽轮发电机交流励磁机励磁系统。
1.2 本技术条件未包括供货范围。
供货范围、备品备件数量以及专用工具、仪器、仪表等，由供需双方共同商定。
1.3 凡本技术条件中未规定的事项，以及对具体产品的特殊要求，由供需双方共同商定。
1.4 本技术条件的解释权属水利电力部汽轮发电机标准化技术委员会。
2 技术规范及技术条件2.1 使用环境。
2.1.1 海拔高度不超过1000m。
2.1.2 周围最高空气温度为40℃。
2.1.3 当海拔高度超过1000m 时，周围最高空气温度的相应规定如表1。
表1 不同海拔高度时周围最高空气温度2.1.4 周围最低空气温度：对于直接水冷的整流器为5℃。
对于采用其它冷却方式的装置-10℃。
2.1.5 冷却水温为20～30℃。
2.1.6 月平均最大相对湿度为90%。
2.1.7 装置安装地点，周围空气应比较干净，无爆炸危险及足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体。
调节器安装地点应有防尘及通风措施。
2.1.8 当周围温度、湿度、环境条件超出以上规定时，需方应与制造厂协商。
2.2 主要性能2.2.1 当同步发电机的励磁电压和电流不超过其额定励磁电流和电压的1.1 倍时，励磁系统应保证连续运行。
2.2.2 励磁系统稳态顶值电压倍数(强励倍数)取2 倍。
需方有特殊要求时，可与制造厂协商取较高数值。
2.2.3 当稳态顶值电压倍数不超过2 倍时，励磁系统稳态顶值电流倍数与稳态顶值电压倍数相同。
当稳态顶值电压倍数大于2 倍时，稳态顶值电流倍数为2 倍。
2.2.4 励磁系统允许强励时间。
空气冷却励磁绕组的汽轮发电机：2 倍额定励磁电压，50s；水内冷和氢内冷励磁绕组的汽轮发电机，2 倍额定励磁电压，10s。
2.2.5 励磁系统允许的短时过励磁时间，根据发电机转子绕组允许过负荷能力确。
励磁检修规程讲解
励磁检修规程1、安全条件2、对检修人员的要求3、检修前准备工作4、小修操作5、大修操作6、结束工作7、主要故障我厂励磁系统是瑞士ABB生产的静态励磁系统UNITROL-5000 型。
本规程主要是为维护人员准备的，维护人员应有深厚的电气工程和机械知识，维护应只能由经过UNITROL-5000训练的人员进行。
1安全条件：1.1、进入控制柜操作，应特别小心。
1.2、接触系统带电部件会造成严重伤害。
没有专业知识及没有采取防护措施的操作人员不可以进入控制归。
调节柜（+ER ）电压超过50V，它的所有带电部件都有防意外接触保护。
1.3、整流柜（+EG）（散热器，母线等）与励磁系统变压器的次级或转子相连，其部件的电压极端危险。
因此这些部件有有机玻璃罩，防止意外接触。
如果在柜内进行维护操作，必须移开这些罩。
在柜内进行任何工作，都应十分小心。
1.4、由于励磁变压器次级电压和转子励磁电压接入励磁柜，当有故障发生时，柜内存在短路电流的危险。
1.5、在灭磁开关柜中（+EE），灭磁开关和灭磁电阻直接与转子连接，因此任何时候都会有危险电压。
1.6、安全环境条件1.6.1、周围空气温度：+5oC —+40oC162、相对空气湿度：5% —85%163、空气质量：无微粒164、控制柜的防护等级：IP212、对检修人员的要求：2.1、调试人员必须熟悉本励磁系统的“功能说明”和“用户手册”2.2、必须熟悉在励磁系统本地操作或在远程操作的控制组件，以及运行和报警显示。
2.3、必须熟悉运行、调试、维护和修理程序。
2.4、熟悉励磁系统的电源，知道紧急停机措施，并能在发生紧急故障时，切断系统电压。
2.5、所有工作人员应知道灭火器的位置和操作，并知道紧急出口的位置。
3、检修前准备工作:3.1、所有通向励磁系统的电缆和电线都以接线、连接并测试（按示意图连接相应端子），包括电压回路、电流回路和保护回路。
3.2、交直流电源完备，并随时可接通。
3.3、若计划中有发电机测试和初始测试的话，要准备好励磁变压器用临时电源，并随时可接通。
励磁维护检修与试验
2、利用发电机定子电气参数测量校验，可以进行欠励限制、过无 功限制（定子电流限制）、伏赫限制、PT断线、同步电压断线等限 制和保护功能的静态校验；
DK
TB
A
AC220V U1 V
SB U2
励磁设备通电试验
1、通电前请确认励磁控制回路的绝缘已经检查，最起码要用万 用表检查一下绝缘电阻，防止短路和接地。 2、通电前请确认对外回路的安全措施，解开那些还不能送电或 不能接受外部命令的回路； 3、采取逐步通电方式送电，通电前应该知晓正常结果，并做好 异常情况下的处理方法； 4、每次送电后，请记录电压值，确认电源正常；对于有互相闭 锁的回路，应该分别送电，并观察互相切换过程； 5、直流220V回路的送电后，请测对地电压，检查是否接地； 6、分别投入励磁调节器的稳压电源，用万用表检测稳压电源的 输出值并记录，检查结果应符合装置设计要求。 7、投入励磁设备全部工作电源，检查励磁设备各器件的状态， 发现问题及时断电检查。
调节器测量信号校验
1、发电机定子电气参数测量校验：先将励磁调节器测量PT和CT 外部接线从端子上断开，然后外接继电保护测试仪，改变继保仪三 相电压Ug和三相电流Ig的输出值以及相位关系，观察并记录励磁调 节器的定子电气参数计算和显示值：P、Q、Ug (Ug1、Ug2)、Ig、 频率和功率因素。
2、有的励磁调节器需要同步信号Ut才能进入发电机定子电气参数 的计算，则还要将Ut的外部接线从端子上断开，将继保仪的Ug信号 接到Ut回路，让励磁调节器的同步中断程序运行起来。
发电机电气部分检修规程
发电机电气部分检修规程一、总则为了确保发电机的安全稳定运行，延长其使用寿命，提高发电效率，特制定本检修规程。
本规程适用于各类发电机电气部分的检修工作。
二、检修周期发电机电气部分的检修周期应根据发电机的运行状况、使用环境、制造质量等因素综合确定。
一般情况下，小修周期为半年至一年，大修周期为三年至五年。
但如果发电机在运行中出现异常情况，应及时进行检修。
三、检修前的准备工作1、查阅发电机的运行记录、故障记录等相关资料，了解发电机的运行状况和存在的问题。
2、制定详细的检修计划，包括检修项目、检修进度、人员安排、所需工具和材料等。
3、准备好检修所需的工具、量具和仪器，如扳手、螺丝刀、兆欧表、示波器等，并确保其完好可用。
4、对检修人员进行技术交底和安全培训，使其熟悉检修任务和安全注意事项。
四、发电机定子的检修1、定子铁芯的检查检查定子铁芯表面有无锈斑、磨损、局部过热等现象。
用榔头敲击铁芯，检查有无松动现象。
检查铁芯风道是否畅通，有无堵塞。
2、定子绕组的检查检查定子绕组的绝缘层是否完好，有无破损、老化、龟裂等现象。
用兆欧表测量定子绕组的绝缘电阻，其值应符合规定要求。
检查定子绕组的接头是否紧固，有无过热、变色等现象。
3、定子引出线的检查检查定子引出线的绝缘层是否完好，有无破损、老化等现象。
检查引出线的接头是否紧固，有无过热、变色等现象。
五、发电机转子的检修1、转子铁芯的检查检查转子铁芯表面有无锈斑、磨损、局部过热等现象。
用榔头敲击铁芯，检查有无松动现象。
2、转子绕组的检查检查转子绕组的绝缘层是否完好，有无破损、老化、龟裂等现象。
用兆欧表测量转子绕组的绝缘电阻，其值应符合规定要求。
检查转子绕组的接头是否紧固，有无过热、变色等现象。
3、滑环和电刷的检查检查滑环表面是否光滑，有无磨损、烧伤等现象。
检查电刷的磨损程度，及时更换磨损严重的电刷。
调整电刷的压力，使其均匀一致。
六、发电机励磁系统的检修1、励磁调节器的检查检查励磁调节器的各项参数设置是否正确。
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励磁变压器检修工艺规程
1．1 概述及设备系统简介
××××电厂20kv励磁变（干式变）为××××电气有限公司生产，××××汽发厂供货．
3. 励磁变压器检修项目
3.1励磁变压器小修标准项目
3.1.1变压器本体的检查清扫。
3.1.2检查高低压侧引线端子及分接头处的紧固件和连接件的螺栓紧固情况。
3.1.3检查变压器的外壳及铁芯的接地情况。
3.1.4绝缘电阻的测试。
3.2励磁变压器大修标准项目
3.2.1柜体的检修
3.2.2本体的检修
3.2.3变压器附件的检修
3.2.4电气试验
3.2.5复装
（是否单列出：冷却系统检修、温度控制器检修、CT检查等）
4.励磁变压器修前准备工作
4.1根据设备的具体问题准备相应的备品配件。
4.2办理开工申请并提交工作票
4.3分析设备状况,确定重点检修或改进项目
4.4组织工作成员进行安全技术措施和设备资料学习
4.5协调接口部门的联系<提前通知有关部门作好准备>
4.6 现场准备
4.6.1检修场地做好防止污染破坏地面等措施
4.6.2检查变压器大修的安全措施是否可靠齐全
4.7 工具准备:变压器常用工器具、电动手提风机、摇表〈2500V〉等.
4.8 材料准备:准备更换的工件、材料,辅助材料如:干净的白布和擦机布、清洗剂、毛刷、砂纸、电力复合脂、无水乙醇。
4.9办理工作票及开工手续
4.9.1工作票开工：核对现场工况及安全措施
4.9.2交代注意事项和重要环节
5励磁变压器检修步骤、工艺方法及质量标准
5.1励磁变柜体及变压器各接头的检查处理
5.1.1打开变压器柜体,检查所有的接线的连接状况,注意带电间隔及其他带电设备。
5.1.2检查引入的电缆和引线有无过热、变色，螺丝有无松动现象，注意保护绝缘子。
5.1.3检查柜体的接地线是否完好
5.1.4核实分接头位置组别与在标准铭牌图纸上是否一致
5.1.5拆开高低压侧引线,注意保护绝缘子
5.2励磁变压器的清扫
5.2.1检查变压器的清洁度,如发现有过多的灰尘聚集,则必须清除以保证空气流通和防止绝缘击穿,特别要注意清洁变压器的绝缘子,绕组装配的顶部和底部。
5.2.2使用手提风机或干燥的压缩空气或氮气吹净通风道等不易接近的空间的灰尘,在沉积油灰的情况下,使用无水乙醇清除。
5.3励磁变压器的全面检查
5.3.1铁心及其夹件的外观检查,表面有无过热、变形，螺丝有无松脱现象，检查芯体各穿心螺杆的绝缘是否良好。
用1000V摇表对螺栓进行测定，绝缘电阻一般不低于100 MΩ。
5.3.2接线、引线的检查：检查高低压侧引线端子及分接头等处的紧固件和连接件的螺栓紧固情况有无生锈、腐蚀痕迹。
并将分接头螺栓重新紧固一次。
5.3.3线圈的检查:检查绝缘体表面有无爬电痕迹或炭化、破损、龟裂、过热、变色等现象，必要时采取相应的措施进行处理。
5.3.4接地情况的检查:检查变压器铁芯一点接地良好。
5.4温控器及测温元件的检查校验
附属部分的检查,其端子排及其接线情况检查.
（是否要：冷却风机检修、测温线固定牢固）
5.5变复装
5.5.1接好低压侧引线
5.5.2各连接部分紧固情况检查
5.5.3铁心接地部分的检查
5.5.4整体复装:严禁在变压器上遗留工具、材料等
6 励磁变压器的调试、试运
6.1励磁变压器投入运行前的试验
6.1.1测量高低压侧绕组的直流电阻：
1)各相绕组电阻相互间的差别不应大于三相平均值的2%，无中性点引出的绕组，线间差别不应大于三相平均值的1%
2)与以前相同部位测得值比较，其变化不应大于2%
6.1.2对铁心绝缘电阻的测试：
拆除铁心接地片后对地的绝缘电阻≥5MΩ,在接地片侧用2500V兆欧表或高阻计测量（测试温度10—400C,相对湿度小于85%.
穿芯螺杆――铁芯及地≥2MΩ
6.1.3绝缘电阻的测试
使用2500V兆欧表摇测变压器高低压绕组间、高低压绕组对地间绝缘电阻不应小于下列数值：
高压线圈/铁心≥300 MΩ
低压线圈/铁心≥100 MΩ
高压线圈/低压线圈≥300 MΩ
在比较潮湿的环境下,变压器的绝缘电阻会有所下降。
一般的若每1kV的额定电压,其绝缘电阻不小于2 MΩ,就能满足运行要求。
但是，如果变压器遭遇异常潮湿发生凝露现象,则不论绝缘电阻如何,在其进行耐压试验或投入运行前,必须进行干燥处理。
6.2当与电缆及封闭母线一起测量时，用2500V摇表必须满足≥1MΩ/kV的要求。
6.3初次投入运行的变压器按要求进行5次额定电压下的空载冲击合闸试验．
6.4变压器投入运行后，负荷应由小到大至额定值，检查变压器有无异常声响．
6.5退出运行后，一般不需要其它措施，即可重新投入运行，如果变压器在高湿度的情况下发生凝露现象，必须经过干燥处理才能重新投入运行．
6.6励磁变当线圈温度达到90℃时，风机开启，温度将至80℃时，风机停止运行。
6.7励磁变高压线圈表面对地的最小安全距离160ｍｍ，励磁变低压侧相间距离最小14ｍｍ，目前实际距离为20ｍｍ以上．。