发电机启励失败的原因分析及故障排查

王翠红

摘 要：启励是发电机启动并网的一个重要环节。启励失败则是发电机启动过程中比较常见的一种故障，而导致启励失败的因素却错综复杂，从而给电气人员对启励失败的原因分析及故障排查造成了一定困难。该文结合该公司#3发电机大修后启动试验中启励失败的案例，介绍了故障现象，人员操作、电气一次设备、励磁系统方面问题的排查，排查中用到的试验方法、故障的确认、处理措施以及此次启励失败原因分析，最后归纳总结了发电机启励失败的原因，希望对发电机启励失败的故障排查有所裨益。

关键词：发电机 励磁调节器 启励失败 剩磁

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（c）-0054-01

启励失败在发电机启动过程中比较常见，而导致启励失败的因素却错综复杂，包含发电机电气一次设备故障、励磁系统缺陷以及运行人员误操作等方面林林总总的问题，这就为启励失败原因分析及故障排查造成了一定困难。下面介绍了该公司#3发电机的一次启励失败的原因分析、事故排查及处理方案，最后对发电机启励失败的原因进行了总结。

1 #3发电机启励失败的原因分析及故障排查

1.1 发电机启励的介绍

启励失败的原因是该公司的#3发电机，其采用的是自并励方式励磁，启励时要合入直流220V启励电源，发电机转子用以建立初步的旋转磁场，8s后断开启励电源，此时如果发电机机端电压升至500V，励磁调节器向可控硅开放触发脉冲，将励磁变来的交流电源转换为直流，为转子绕组提供励磁电流，发电机逐步升压至额定，完成空载升压。如果8s内发电机机端电压未升至500V，励磁调节器则不向可控硅开放触发脉冲，最终启励失败。

1.2 处理过程

#3发电机A级检修后进行空载试验时，发电机无法正常启励，励磁系统报“启励失败”。启励过程中DCS数据显示，发电机机端电压升至300V，励磁电流不足1A且未见增长。

首先，排查是否存在运行人员误操作。DCS显示发电机的转速维持在3 000rpm，励磁系统无报警。就地检查励磁系统无异常，励磁开关处于合闸位置，220V直流启励电源空开已合入。由此排除运行人员的误操作。

然后，排查是否存在发电机电气一次设备故障。发电机大修的高压试验数据全部合格，启动前测发电机转子绝缘15MΩ数据合格，就地检查励磁碳刷及引线接触良好。进而排除了发电机电气一次设备故障的可能。

第三步，励磁系统排查。机组检修期间进行了励磁回路传动及静态试验，结果正常，排除了励磁调节器的故障。接下来检查启励回路。启励回路接线紧固，接触良好；接触器吸合正常，接点接触良好。拔掉励磁碳刷，将转子从励磁系统脱开，用滑线变阻器模拟转子，进行假负载试验。试验时观察励磁电流、励磁电压变化趋势正常，计算启励回路电阻为9Ω，与起励电阻的设计值一致。由此判断励磁系统正常。

完成上述检查后，再次启励。启励时，励磁电压升至10V，励磁电流1A以内未见上升，发电机机端电压升至300V，最终启励再次失败。根据电磁原理分析，励磁电流应当从0A开始逐渐增大，检查历史趋势可见以往成功启励时励磁电流会快速上升。而此次的励磁电流却维持在1A以内，根本没有增大。由此判定，启励时励磁电流在转子铁芯中未能建立有效磁场，机端电压未升至500V，导致了启励失败。

经研究决定，为使启励时励磁电流能够建立有效磁场，采用短接部分启励电阻，逐步减小启励电阻，增加启励电流的办法，尝试对转子铁芯充磁。经三次充磁，当电阻降至7.5Ω时，启励成功。

1.3 原因分析

#3发电机无法启励的直接原因是励磁电流8s内未在转子铁芯内建立有效磁场，发电机机端电压未升至500V，导致了启励失败。

启励时不能建立有效磁场的原因有两条：一是发电机转子铁芯中的剩磁消失，二是转子铁芯的剩磁方向与启励时励磁电流新建立的磁场方向相反。根据电磁原理分析，铁芯剩磁消失后，启励时励磁电流会增长缓慢，重新建立磁场会比较困难，8秒钟内不足以建立起有效的磁场，造成启励失败。铁芯剩磁反向，则启励时铁芯剩磁会阻碍励磁电流增长，会出现励磁电流增长缓慢或保持不变的情况，启励电源的能量用以消除铁芯中的反向剩磁，8s更不会建立有效的磁场，最终启励失败。

由于启励失败时的励磁电流维持在1A以内不见增大，可以判断发电机转子铁芯内存在反向磁场，阻碍了励磁电流增长，未在8s内建立起有效磁场。分析判断造成转子铁芯中剩磁反向的原因有两种可能。一是检修过程中，发电机转子滑环引线的接线回装时未按原极性接线，造成转子铁芯剩磁反向。二是高压试验中测量转子绕组直阻时，仪表接线的极性与滑环引线的极性不一致，产生的磁场与转子铁芯原有剩磁磁场方向相反，对转子铁芯反向充磁，造成铁芯剩磁减少甚至反向。

综上所述，此次启励失败的真正原因是发电机转子滑环引线的接线回装时未按原始极性接线，亦或是测量转子绕组直阻时试验仪器接线极性与转子滑环引线极性不一致，造成了铁芯剩磁反向。

2 归纳总结

为今后能够快速准确判断发电机启励失败的原因，首先来总结造成启励失败的原因。造成发电机启励失败的原因归纳起来有四个方面，一是运行人员的误操作；二是发电机本身存在电气故障；三是励磁系统故障；四是转子铁芯剩磁消失或反向。为排除运行人员的误操作，要逐一检查发电机启励的条件，即查看发电机转速是否达到额定转速，励磁系统故障信号是否复归，励磁开关是否合入，启励电源空开是否已合入。发电机电气故障主要排查是否存在转子线圈开路、短路或接地等故障，还有就是引线接触是否良好。励磁系统故障主要排查启励回路和调节器是否存在问题。自并励发电机靠他励电源启励时，转子铁芯剩磁消失或反向会抑制励磁电流增长，无法建立有效磁场，可以根据励磁电流的变化情况进行分析判断。

3 结语

该文结合该公司#3发电机启励失败的原因分析及故障排查，归纳总结了发电机启励失败的原因及如何排查故障。当发电机启动时，发生启励失败后可以根据导致失败的原因逐一进行排查，希望能为同行提供一定的参考。

参考文献

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