发电机励磁系统故障成因及对策

杜思阳

国电南瑞科技股份有限公司

1 励磁系统维护的意义

励磁系统是一种实时控制系统，任何时候发生任何故障都有可能影响到发电机的安全稳定运行，因而受到无论电厂还是电网的高度重视。而励磁系统的维护则是减小励磁系统故障最有力最有效的措施。做好励磁系统的维护工作可以及时 发现励磁系统存在的故障或安全隐患，把故障消除在萌芽状态，从而大大降低励磁系统的故障退出的概率，对电厂具有非常高的经济效益，对电网具有很高的社会效益。

励磁系统的维护是一项技术含量较高的工作，需要维护人员具有扎实的电机学、自动控制理论、电工原理、模拟电路和数字电路、电力电子学以及微机控制等多门的专业知识。同时还要求维护人员具有丰富的现场运行经验。

2 励磁事故分析的基本方法

当励磁系统发生故障后，应及时采取以下措施，以便事故的分析以及故障后正确恢复。首先是事故现场拍照，故障发生后，首先针对故障区域的各器件、相对位置、损坏及烧毁异物、以及励磁系统的相关异常信号显示进行拍照，保留第一现场。第二是保存波形及数据，将故障发生前后一段时间的励磁调节器录波、故障录波仪波形、DCS监控系统录波进行上送、保存、拷贝。第三是隔离、拆解、恢复，针对故障环节进行隔离，并根据调度及电厂的要求(是否需要及时恢复正常运行)来决定是针对故障环节进行拆解分析故障原因还是修复损坏单元及时恢复运行。

3 典型励磁系统故障分析及对策

3.1 励磁调节器PT断线故障分析

某厂#2机励磁系统调节器配置有A、B双通道，在大修后开机采用A通道零起升压方式，当电压升到额定后机组准备假同期并网前，DCS集控室收到#2机励磁系统A通道故障信号、调节器PT断线故障信号。检修人员迅速到现场检查励磁调节器，发现A通道报PT断线故障，B通道为主套正常运行。读取电压采样数据，发现A通道机端电压只有66.67%(额定100%)，B通道电压正常。检修人员随即用万用表量取PT端子排二次电压，发现A通道测量PT的A相对地电压为0V，B相和C相对地电压均为99.9V，B通道测量PT三相对地电压均为100.0V。由于A通道和B通道测量机端电压采样来源为发电机两组不同的PT，由此判断励磁调节器采样没有问题，应该是外部回路故障导致的励磁调节器采样异常。检修人员随即对PT外回路逐一排查，最终检查发现是A通道测量PT保险熔断，进行更换处理后励磁调节器采样正常，机组随后顺利并网发电。

当发生PT断线故障后，首先要确定是外回路故障还是励磁调节器采样异常导致的故障。如果是外回路故障，需检查PT是否异常、PT保险是否熔断、PT端子箱联片是否未投；如果外部回路排查无异常，则是调节器测量采样回路异常，应更换相应的测量板件。

3.2 发电机无功功率异常波动的分析

发电机组正常运行时的无功出力对稳定电网系统的电压水平有着重要作用，若发电机无功功率出现大幅度异常波动会导致系统电压波动，严重时甚至会对区域电网造成冲击。发电机励磁系统是调节无功的主要工具，当励磁系统出现异常时可能会造成无功功率的异常波动。当机组无功出现异常波动时，励磁系统可做以下检查：

1.调节器录波，检查发电机有功功率无明显变化时，PSS是否有明显的输出。由于PSS输出最终叠加在电压给定上，如果PSS输出值较大并且频繁，则会引起机端电压的频繁调节，最终导致无功功率异常波动。此时有可能是PSS参数中比例增益过大，建议重新做PSS建模试验，确定PSS最优参数。

2.PT或PT保险接触不好导致调节器电压测量异常，检查PT回路以及回路保险。CT是否周围有放电现象或回路接触不好，导致CT信号不稳定，如果有找出放电部位或松动部位处理。

3.联系调度看系统是否有负荷的投切，是否有低频振荡，如果有此时无功功率波动是正常现象不需要处理。

4.适当调整机组的调差系数。一般单元接线机组是负调差或零调差，扩大单元接线机组是正调差。

3.3 发电机失磁故障的分析

运行中的大容量发电机组，如果发生低励、失磁故障，将对发电机和电力系统的稳定运行造成非常严重的影响。引起失磁的原因包括励磁回路开路、短路或励磁调节器故障或转子绕组故障等。发电机发生失磁故障后，将从系统吸收大量无功，导致系统电压下降，若果不采取紧急停机措施，会引起发电机失步运行，并产生危及发电机安全的机械力矩；在转子回路中出现差频电流，引起附加温升等危害。由此可见发电机失磁故障严重影响大型机组的安全运行。

某电厂3号机整流柜风扇共有两路电源，分别取自厂用380V MCC和励磁变低压侧。在启动电泵过程中，引起380V厂用电系统电压降低，励磁系统发出辅助电源故障报警，由于切换回路继电器辅助触电电阻过大，导致电源切换失败，整流柜风机无法正常运行，导致整流柜超温跳闸，失磁保护动作，机组停运。

结语

励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它关系到发电机及电力系统的安全稳定运行。通过对发电机励磁系统不断地研究，整理归纳出励磁系统在运行过程中可能会出现的一些故障，并对此类故障出现的原因，提出相应的应对策略，这对于发电机组的正常运行、电网的安全稳定具有十分重要的意义。

[1]徐乐.同步发电机机端励磁系统故障分析及处理[J].机电信息，2015(06)：47+49.

[2]王颖.水轮发电机励磁系统故障分析及处理[J].黑龙江水利科技，2014，42(06)：175-177.