摘要:随着我国社会经济的快速发展,电能对于经济发展产生的影响也越来越大。水力发电作为电力生产中重要的生产机构之一,关于发电厂发电机励磁系统的故障问题,也引起了设备维护人员及研究人员的重视。如何有效的处理发电厂发电机励磁系统故障,并且保障发电机的稳定运行,成为当前发电厂发电机维护中主要面临的问题。本文就对发电机励磁系统故障处理及预防措施进行深入探讨。
关键词:发电机;励磁系统;故障分析
在发电机系统中,励磁系统是重要组成部分,作用在于提供可进行调节的直流电流,确保机端电压稳定,从而满足发电机运行要求。但励磁系统在运行时由于受到诸多内外因素的影响常出现一些故障,影响其作用的发挥。为此,有必要通过分析掌握励磁系统常见故障类型与产生原因,为故障防治提供参考。
1、发电机励磁系统的作用
励磁系统由励磁控制和励磁功率输出两部分构成,不仅能为发电机厂提供支流电流,并且还完成了对发电机支流磁场的建立。通过有效控制励磁,有助于确保发电机的正常运行,当发电机出现故障后,能有效调节励磁电流,确保发电机的安全运行。发电机励磁系统的作用主要表现在以下四个方面。第一,电压控制功能。为了确保发电机的正常运行,做好电压控制工作具有必要性。应保证系统在正常运行状态下,为发电机提供励磁功率,并结合不同的负荷情况,有效调节励磁电流的大小,以实现对电压给定水平的有效维持。第二,无功分配。需要对励磁系统中发电机组的无功功率进行合理分配,充分发挥调节系统的作用,以实现对发电机组中功率因数、电流及无功功率参数的有效控制。第三,确保电力设备的安全运行。在电力设备运行过程中,要提升系统的动态稳定性和静脉稳定性。一旦发电系统出现短路故障情况,需要及时将故障切断,有效维护电力系统中的电压,以便加速电压的快速恢复,确保电力设备运行的安全性。
2、水电站发电机励磁系统的故障
2.1自复励式励磁故障
自复励式励磁系统在静态电压调节方面优势突出,具有极高的调节精度,而且在发生故障,尤其是短路时,能够及时提供补偿电流,但是,该励磁系统结构比较复杂、维护成本较高、环境条件要求苛刻。水电站发电机使用双绕组电抗分流励磁系统,在启动系统以后,出口电压可能出现三相不平衡,会给机组增加许多无功负荷,造成机组电流变小,最终造成发电机出现励磁系统的欠励磁状态。出现该故障的主要是由于错误的励磁线圈的主、副绕组相序造成的,造成了励磁系统的欠励磁运行。避免该故障的有效手段是修改主、副绕组的相序,并且定期确认相序,保证运行稳定。
2.2发电机失磁
发电机失磁指的是设备运行时因为失去了励磁电流,出现发电机转子磁场消失的情况。失磁会给电力企业带来不良影响,其产生原因主要是发电机励磁系统故障。这时发电机会面临以下几种情况。(1)转子回路显示断开,即电流表指针显示为0。(2)励磁系统励磁回路呈现出开路状态,还有不多剩磁存在,电流表指针接近0,通过校正器的电流增加。(3)发电机中定子电流明显增加,甚至产生摆动;发电机母线电压比较小,出现摆动现象。(4)发电机无功表指针指向负值区域,有功表指针指示明显降低,伴随摆动现象;发电机转子电压指针异常等。发电厂中发电机出现失磁现象会导致电网电压下降,严重情况下会出现电网运行不稳定,电压崩溃,引发区域性停电事故。
2.3励磁变高压熔断器爆裂故障
水电站发电机在升温后停机,可能造成控制室外的爆炸,造成机组跳闸,停止运行,出现该故障后,通过对励磁系统、调速系统、励磁变以及主变回路的检测,励磁变的B相高压熔断器出现故障,造成电压互感器高压侧的三相熔断器出现问题,可能是由于熔断器质量不过关造成的,由于熔断器的实际熔断电流小于标准熔断电流。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了避免上述故障发生,可以更换熔断器,增大熔断器的熔断电流值,选用质量符合标准的熔断器,同时对励磁系统进行彻底的检测,确保整个励磁系统的安全性与稳定性。
2.4桥式整流器故障
目前在微机励磁和电子调节器励磁中其核心部分为可控硅三相交流全控整流桥,或是半控整流桥,这两种控制方式都是围绕着电气调节器励磁来进行设计的。而可控硅整流桥中主要是负责将蒸馏变压器所接受的交流电转换为大小可控制直流电,来对发电机的励磁绕组来进行激励,并产生磁场。在发电机发电时,尤其是在满负荷发电状态下所通过电流较大,因此也会产生较大的发热现象,因此需要装风机来进行制冷。在长期高负荷作用下以及外部不稳定因素冲击下,整流桥臂上整流硅管,以及整流桥出口续流管都是整流器故障多发点与高发点,在通常情况下硅管烧坏时快速熔断器会发出信号,但在硅管烧坏快速熔断器并未发出信号的情况也较多,当这种情况发生时需要进行停机检查,需要采用万用表与示波器来进行检测,从而找出损坏部件,进行更换。
3、针对当前发电厂发电机励磁系统故障的处理措施分析
3.1运行措施
第一:加强日常检测维护。相关工作人员在对水电站发电机的检查过程中,要注重对励磁系统的检查,对于励磁系统中的重要部件更要认真,在发电量较大的时期,确保系统温度符合生产标准,对检测到的机组运行状况要及时进行分析。在完成系统的检修以后,要对励磁功率柜进行彻底复查,确保励磁柜内部的整洁。第二:合理制定机组运行计划。完成机组故障检修以后,对出现故障的机组合理制定运行计划。因为在完成修理以后的励磁系统可能会更换部分重要部件,所以在进行调整过程中要注意观察记录机组的运行状况,并且与维修前的运行记录进行比较。定期对机组的运行计划进行调整,确保在系统出现故障时,生产正常进行。
3.2自并励磁系统故障处理方法
在使用实验检测对故障进行检修时,应全面掌握感应电压情况。首先,为了提升励磁变压器质量控制效果,应提升系统的稳定性。其次,需要有效检查电流互感器,并做好重新安装工作,改变传统的浇筑式原理,以提升系统的整体运行效果和运行质量。再次,还需要有效评估电流互感器的布置情况,确保电流互感器维护工作的有效实施,确保各项维护工作的顺利实施和开展。最后,取消绝缘隔板,引发故障的产生,绝缘隔板并不是主要因素,由于环氧板自身的吸潮性能较好,应做好特殊的分析,以确保安装位置选择的合理性。从整体安装情况上来看,引发潮湿现象的产生的原因是绝缘隔板未能将自身的绝缘作用充分发挥出来,受潮湿影响,是导致电气绝缘效果不好的主要原因。
3.3励磁绕组逆变灭磁
如果发电机灭磁功能不正常,在发电机和电网解列后应将励磁绕组磁场尽可能的减小,通过对灭磁电阻进行释放,同时采用可控硅桥逆变灭磁与非线性电阻灭磁等方式,通过逆变来使励磁电流降低。当逆变灭磁退到逆变角后,整流桥的工作状态从整流过渡到逆变状态,使转子励磁绕组能量消耗。而逆变失败的因素较多,如可控硅分配脉冲不准确,回路不可靠等,使阻断能力消失,并导致交流电源产生异常现象,励磁变压器相序、相位发生错误,在逆变时产生电压过低、缺相等问题,换相裕度角不足,元件不能关断等,导致后续元件不能开通。
4、结束语
发电机组励磁系统是产生发电机磁场的重要环节,它性能的好坏直接影响着发电机组工作的可靠性、稳定性和供电质量。励磁系统已构成交流同步发电机中最主要、最核心的组成部分之一,也是经典的同步发电机中最具有发展前途的部分之一。
参考文献
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[3]劳动部培训司编.维修电工技能训练[J].中国劳动出版社,2016.
论文作者:刘宇杰,袁苑
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/16
标签:励磁论文; 发电机论文; 系统论文; 电流论文; 故障论文; 熔断器论文; 电压论文; 《电力设备》2019年第20期论文;