水电厂励磁系统故障分析及改进措施探讨

陈建楷

摘要： 社会的不断进步、技术的不断突破、使得水电厂电力生产工作方面提出了更高的要求，水电厂励磁系统故障分析及改进措施广泛引起了社会各 界的关注和重视，目前水电厂励磁系统在运行过程中存在的问题较多，随着水电厂励磁系统的不断发展，提高和优化水电厂励磁系统具有重大的意义，本 文结合笔者多年的实践经验，首先对水电厂励磁系统运行过程中存在的故障进行了分析，其次通过故障分析对故障问题进行探索，并给出了相关的改进措 施以及处理方法等。

关键词： 励磁系统;水电厂;改进措施;故障分析

引言

如今水电厂工程的施工质量影响着各行各业的发展，同时电力资源是 我国基础性能源之一，而且当前人们对物质生活的追求越来越高，为了更 好的满足人们生活、工作、学习等各个方面的需求，同时大数据、人工智 能等技术的发展， 使得水电厂工程的施工质量越来越高，加大对水电厂励 磁系统故障分析及改进措施研究，可以有效的提高水电厂电力生产工作进 度和任务完成质量，可以保证水电厂正常供电，满足人们生活工作学习等 需要，可以提升水电厂电力生产质量[1]。

一、水电厂励磁系统故障分析研究

水电厂励磁系统在进行故障分析时，首先应了解熟悉水电厂励磁系统 的组成部分以及其功能，其组成主要是由调节器以及功率单元组成，主要 的作用是供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备，按照水电厂励磁 系统的组成结构， 因此可以知道其故障主要发生在两个环节，而在故障处 理上应该具备故障处理的思维，首先要通过各类传感器得到的信号进行系 统故障录波，然后再进行第二步，通过采集到的电压、电流信号，进行励 磁系统故障识别分析，分析出其故障类型，励磁系统故障识别的算法常见 的是由人工神经网络算法，分析水电厂励磁系统的故障现象不仅要结合用 户手册以及励磁系统图册分析励磁装置内部原因，而且还要考虑发电机系 统及电网等外部因素的影响。

笔者通过对水电厂近年来励磁系统发生的多起故障进行分析研究，常 见的故障主要以下几种：逆变灭磁失败故障、熔断器爆裂故障、功率柜故 障、电制动失败故障、整流电源故障、调节器故障等， 通过对这几种故障 的分析整合，很多时候都是由于开关的辅助接点接触不良所造成的故障， 导致励磁系统故障的原因有以下几方面：

（1）水电厂励磁系统的相关控制软件设计的不够标准， 设计不够完善， 在运行过程会会出现系统的问题，比如在开关抖动方面比较欠缺，励磁控 制软件在运行的过程中处于重要的地位，因此要加强其研究。作为励磁系 统开关的辅助接点，更要保证设计的合理性，保证其系统的正常运行。

（2） 水电厂励磁系统的励磁开关量、模拟量等， 与其相关的监控系统 不够完善，监控数量过少，使得信号没有传输，监控过程存在很多遗漏， 导致事故一旦发生无法判断事故发生的原因，甚至造成故障发生的范围扩 大，不利于系统的故障分析。

（3）水电厂励磁系统的开关辅助接点设置不牢靠， 一旦发生轻微的振 动会造成很大的系统运行问题，甚至引发严重的失磁事故[2]。

（4） 励磁系统的标号、型号、以及相关信息不够准确， 造成了在故障 出现时无法准确判断其故障存在问题，加大了故障排查范围，增加了故障 排查的工作来。

二、水电厂励磁系统故障及改进措施

（一）电制动失败故障改进措施

电制动是利用发电机的励磁调节器和整流装置为转子提供制动电流， 并将机端短路开关合上，使得定子绕组中产生感应电流，利用铜耗产生制 动力矩，加速机组停机过程，因此电制动失败故障大多出现在机组停机过程中。励磁系统通过逻辑判断电制动是否失败，如保护退出电制动流程、 制动变开关或机端短路开关分合闸失败等条件。当发生电制动故障时，可 以根据监控系统记录的电制动流程情况并结合现场的实际情况进行综合分 析判断，加快找到故障原因。

（二）通过相应的水电厂励磁资料等文件进行有效的技术监控

水电厂励磁系统技术监控可以根据技术资料以及相应技术措施进行有 效的监控，要熟悉水电厂系统的组成结构、运行环节， 运行图纸，运行线 路等进行深入的掌握，及时做好监控方案，及时针对关键的环节进行技术 监控，实现了对系统运行状态的监测，保证系统运行过程中的稳定性、安 全性，若遇到故障问题，要及时展开组织活动进行详细排查工作，排查的 位置要注重细节。

（三）提高励磁系统的稳定性

水电厂励磁系统故障分析之后，可以提高励磁系统的稳定性来减少系 统故障的发生，提高水电厂励磁系统的稳定性主要有两种方式，一种是提 高励磁系统相关开关的辅助接点的可靠性，另一种是对开关脉冲闭锁防延 迟和软件闭锁进行优化，从而减少励磁系统故障的发生。例如在电制动过 程中，短路开关分合产生的振动可能会导致用来闭锁保护的继电器节点抖 动，造成保护误动作而紧急停机，这些都是因为辅助接点的可靠性不足造 成的，因此可以通过提高励磁系统开关的辅助接点和开关量数量来提高其 可靠性， 或者避免将重要继电器安装在可能产生强烈振动的位置上。此外， 灭磁开关、交流开关的辅助接触点产生抖动，还可能导致励磁系统对当前 开关状态判断失误而产生故障现象; 对开关脉冲闭锁防延迟和软件闭锁进 行优化主要也有两种途径， 一是对 SIMADYN 软件进行优化修改， 加入辅 助接点抖动延时， 完善励磁信号系统，二是在相关软件功能上增加修改程 序和闭锁功能，不断完善励磁系统的相关软件设计[3]。

结术语

当今社會，科技的不断进步，人们对物质生活追求不断提高，使得水 电厂电力生产工作方面提出了更高的要求，水电厂励磁系统故障分析及改 进措施广泛引起了社会各界的关注和重视，要加强对励磁系统存在的励磁 系统故障进行分析，并针对故障问题提出了相关的故障改进措施，比如提 高励磁系统的稳定性，提高励磁开关辅助接点的可靠性，开关脉冲闭锁防 延迟和软件闭锁优化，加强对励磁开关的监控，加强励磁通道监控等等， 这些措施为后续故障改进和排除提供了可靠的依据，推动了水电力工程的 深度发展，保证了该水电厂的正常经济效益。

参考文献：

[1]李啸骢， 冀晓诚， 彭诚， 等.同步发电机励磁功率单元中可控整流桥 的故障工况研究[J]. 电机与控制应用， 2018， 45（2）： 112- 117.

[2]牛化敏， 桂林， 孙宇光， 等.基于多回路理论的交流励磁电机定子绕 组内部故障仿真与实验研究[J].中国电机工程学报， 2019， 39（12） ：3676-3684.

[3]郝亮亮， 常江， 李洪学， 等.核电多相角形无刷励磁机定子匝间短路 故障特征分析[J].中国电机工程学报，2019， 39（22）：6726- 6735.