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案例頻道 勵磁裝置是發(fā)電機(jī)的主要輔機(jī)，其性能好壞直接關(guān)系到電力生產(chǎn)的可靠性。隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，微機(jī)型勵磁裝置在同步發(fā)電機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用。對于保障發(fā)電機(jī)能夠穩(wěn)定地運(yùn)行，起到了關(guān)鍵的作用。微機(jī)勵磁裝置的調(diào)試和維護(hù)對保證電力生產(chǎn)的安全運(yùn)行具有十分重要的意義。本文基于作者多年調(diào)試工作經(jīng)歷，針對電站微機(jī)勵磁裝置現(xiàn)場調(diào)試和檢修以及運(yùn)行過程中常見的問題進(jìn)行了分析和探討，并提出了解決方案，供同行參考。
1． 發(fā)電機(jī)勵磁裝置不能正常升壓
發(fā)電機(jī)啟動至額定轉(zhuǎn)速后，勵磁裝置下達(dá)投勵令后，發(fā)電機(jī)不能建立初始電壓，導(dǎo)致啟勵失敗。
（1）首先檢查勵磁裝置是否有輸出啟勵電壓。自并激勵磁裝置的發(fā)電機(jī)機(jī)端初始電壓是通過他勵的方式,給發(fā)電機(jī)建立初始電壓而產(chǎn)生的。有的勵磁裝置具有交，直流兩種他勵供電電源（啟勵方式），可分別試之。并檢查啟勵回路是否接通，啟勵電壓是否送到發(fā)電機(jī)激磁回路（轉(zhuǎn)子）上。
（2）勵磁裝置內(nèi)部的啟勵接觸器是否工作正常。此項檢查工作可以按照啟勵接觸器工作原理圖進(jìn)行電器合、分實驗。
（3）檢查給勵磁裝置提供整流電源的勵磁變壓器的工作回路是否接通。發(fā)電機(jī)在啟勵升壓后，是依靠勵磁變壓器給勵磁裝置提供整流電源，因此要保證勵磁變壓器原、次端工作回路必須正常。在此，介紹一個小竅門：在發(fā)電機(jī)定速后，發(fā)電機(jī)一般具有一定的殘壓，此時可用萬用表檢查可控硅交流側(cè)是否有經(jīng)由勵磁變壓器送來的陽極電壓，若三相電壓平衡，說明此回路正常。
（4）檢查勵磁裝置的整流情況。現(xiàn)在的勵磁裝置都具有試驗功能。可利用廠用電進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，可分別檢查移相脈沖的控制電壓及脈沖的寬度，幅度和相位角度。最后利用示波器觀察可控硅的整流波形，整流波形應(yīng)隨著給定值地增加或減少而平穩(wěn)的上升或下降。
（5）有的機(jī)組在檢修后，將轉(zhuǎn)子與勵磁輸出的電纜反接。這樣在下次啟勵時，轉(zhuǎn)子電勢的方向與啟勵電源的方向相反，也可造成啟勵失敗。更改電纜的方向或者對轉(zhuǎn)子繼續(xù)進(jìn)行充磁，就可以使發(fā)電機(jī)順利升壓。
2． 勵磁裝置在運(yùn)行當(dāng)中的故障現(xiàn)象及檢修方法
（1）可控硅的觸發(fā)脈沖對于勵磁裝置能否穩(wěn)定地工作起著至關(guān)重要的作用。
此故障現(xiàn)象為勵磁投入后正常，突然在某工作點(diǎn)勵磁表記開始擺動。我曾經(jīng)在黑龍江某電廠便遇到這個故障：勵磁裝置啟勵至發(fā)電機(jī)額定電壓80%，然后繼續(xù)增磁到大約90%時，勵磁表計開始反復(fù)擺動，實驗幾次均有此現(xiàn)象發(fā)生。檢查采樣回路，適配單元，脈沖的控制電壓都正常。用示波器觀察脈沖，正常時為雙脈沖，隨著增磁到上次故障點(diǎn)時，雙脈沖變成“三”脈沖。即在雙脈沖的第一個脈沖前沿，又多了一個時有時無的“虛”脈沖，造成可控硅誤觸發(fā)，造成這個故障。懷疑是由于現(xiàn)場較長的導(dǎo)線在電纜溝中形成容性耦合。經(jīng)更換脈沖屏蔽線，并將電纜屏蔽層可靠接地，此現(xiàn)象消除，工作正常。
（2）勵磁波動較大且不穩(wěn)定
勵磁表記有輕微的抖動是正常的，但當(dāng)擺動較大時，則屬于故障。應(yīng)檢查的項目：
1）勵磁裝置從運(yùn)行數(shù)值突然向滿刻度方向擺動，時而又正常，其變化規(guī)律無常，但當(dāng)增，減磁時仍然可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。這是由于移相脈沖的波動引起的。首先應(yīng)檢查脈沖的控制電壓Uĸ是否正常。而脈沖的控制電壓Uĸ是由勵磁量測值（發(fā)電機(jī)電壓或勵磁電流）、給定值經(jīng)PID調(diào)節(jié)所輸出的。因此先檢測勵磁裝置的電源是否正常。再分別檢查給定值，勵磁量測值兩路信號是否正常。可用萬用表和示波器檢查給定值，勵磁量測值（發(fā)電機(jī)電壓，勵磁電流）輸入及經(jīng)適配單元后的測量值是否穩(wěn)定，正常。
2）當(dāng)勵磁整流波形脈動成分較大時，勵磁表記抖動明顯。用示波器觀察可控硅整流波形，僅能看到4個甚至2個可控硅導(dǎo)通波形。首先可用萬用表或?qū)Ｓ脙x器檢測可控硅的性能是否良好。再用示波器觀察六個脈沖信號是否存在，檢查觸發(fā)脈沖的形成，預(yù)放，及脈沖變壓器原、次端的信號是否正常。并可與同步電壓進(jìn)行相位的比較，觀察脈沖的移相角度、寬度及幅值是否正常。出現(xiàn)此類現(xiàn)象大部分情況是由于設(shè)備在使用過程中由于現(xiàn)場環(huán)境溫度地變化，震動，氧化作用，使電子元?dú)饧墓ぷ魈匦院秃附訝顟B(tài)都受到一定的影響。因此，除了發(fā)生故障時及時修復(fù)外，還要注意平時定期對勵磁裝置進(jìn)行維護(hù)、調(diào)試，及時更換損壞的元器件。
3．勵磁變壓器的相序，相位對于勵磁裝置的影響
勵磁裝置對于可控硅同步信號有著嚴(yán)格的要求，因此對于勵磁變壓器不僅要求相序正確，相位也要正常。我在實際調(diào)試中經(jīng)常遇到此類問題。特別是在一次四川某水電廠調(diào)試中，水輪發(fā)電機(jī)升至額定轉(zhuǎn)速后，勵磁啟勵，發(fā)電機(jī)迅速建壓。但當(dāng)繼續(xù)增磁時，突然發(fā)電機(jī)過壓，跳開滅磁開關(guān)。當(dāng)時，懷疑勵磁變壓器接線錯誤，造成可控硅整流失控，從而使發(fā)電機(jī)過壓。這套裝置的勵磁變壓器為Y/△11接法，與安裝人員溝通后才知道，當(dāng)時，他們已經(jīng)知道勵磁變壓器原端的三相電纜是C，B，A接法，他們誤以為將勵磁變壓器次端也按C，B，A就可以了，而實際上沒有考慮勵磁變壓器Y/△11接法，經(jīng)他們這樣接線后變成了Y/△1接法，使勵磁變壓器相位發(fā)生了變化，從而造成可控硅整流失控。后將勵磁變壓器原，次端電纜重新安裝，勵磁工作正常。
我在遼寧某火電廠調(diào)試中，勵磁裝置升壓，并網(wǎng)均能夠正常工作，但發(fā)現(xiàn)啟勵時，發(fā)電機(jī)電壓表上升速率很快，因為這套勵磁裝置具有升壓緩啟勵功能，因此，電壓表應(yīng)該平穩(wěn)地上升。并且，用萬用表測量觸發(fā)脈沖的控制電壓也是偏離正常值，再次用示波器觀察同步電壓，發(fā)現(xiàn)A，C相電壓接反，形成反序的同步電壓。經(jīng)證實，該電廠在自行更換勵磁變壓器時，將勵磁變壓器次端A，C相電纜接反，經(jīng)更換后，勵磁投入，以上問題均解決，工作正常。
勵磁輸出從零值上升到整定值之間發(fā)生大幅度擺動，其變化特點(diǎn)是當(dāng)增，減磁的量值為一常數(shù)時，而勵磁輸出（表記）上下擺動，甚至?xí)r有時無。形成以上的故障，也是由于勵磁變壓器相序錯誤造成的，可控硅的觸發(fā)脈沖與可控硅的陽極電壓不同步，此時的可控硅的導(dǎo)通角的大小由脈沖發(fā)出的時刻決定的，而是否導(dǎo)通則取決于陽極電壓的極性。
綜上所述，對于勵磁變壓器的相序，相位錯誤，可用示波器，相序表進(jìn)行檢查。也可以測母線與勵磁變壓器原端的電壓差，同相時應(yīng)無電壓，異相時則顯示出電壓差，如此依次測量即可找出故障點(diǎn)并順利解決。
4.發(fā)電機(jī)不能正常滅磁
發(fā)電機(jī)同電網(wǎng)解列后，勵磁裝置要把勵磁繞組的磁場盡快地減弱到盡可能小的程度。有利用可控硅橋逆變滅磁，利用放電電阻滅磁，利用非線形電阻滅磁等滅磁方式。
在逆變的方式下，逆變失敗不能有效降低勵磁電流。逆變滅磁就是將可控硅的控制角后退到逆變角，使整流橋由“整流”工作狀態(tài)過渡到“逆變”工作狀態(tài)，從而將轉(zhuǎn)子勵磁繞組中儲存的能量消耗掉。引起逆變失敗的原因大致有如下幾點(diǎn)：
（1）回路工作不可靠，不能適時準(zhǔn)確地給可控硅分配脈沖，導(dǎo)致應(yīng)開通的可控硅不能開通。
（2）可控硅控制極故障，失去阻斷能力或?qū)芰Α?/DIV>
（3）交流電源異常，勵磁變壓器相序，相位錯誤或者在逆變過程中出現(xiàn)斷電、缺相或電壓過低。
（4）由于逆變時換相的超前觸發(fā)角β過小，或因直流負(fù)載電流過大，交流電源電壓過低使換相重疊角γ增大，或因可控硅關(guān)斷時間對應(yīng)的關(guān)斷角δ增大，使換相裕度角不夠，前一元件關(guān)斷不了，后續(xù)元件不能開通。
5．勵磁電流與勵磁電壓不成比例
勵磁電壓正常，勵磁電流偏低，并出現(xiàn)局部發(fā)熱現(xiàn)象。這種故障一般是由于轉(zhuǎn)子回路阻值增大所致。如可控硅整流回路的銅排，分流器，以及轉(zhuǎn)子電纜之間的連接接觸不好，導(dǎo)致有高溫跡象。另外就是集電環(huán)和碳刷有效接觸面積減小而使接觸電阻增大。
勵磁電流正常，勵磁電壓偏高。用示波器觀察可控硅整流波形，可看到有交流波形。這是由于整流橋中的個別可控硅短路，把交流成分加到直流輸出端。因此，電壓表上顯示的是兩種電壓的疊加值，所以要高于正常勵磁電壓值。
結(jié)束語
調(diào)試人員在工作現(xiàn)場可能面對現(xiàn)場千差萬別的的各種故障和現(xiàn)象，本人通過多年調(diào)試工作經(jīng)歷以及對經(jīng)驗教訓(xùn)體會，我相信在問題面前，只要我們能夠進(jìn)行仔細(xì)的分析，層層分解，就能夠?qū)Ω鞣N的故障進(jìn)行圓滿地解決。最后衷心期望此文能夠?qū)I(yè)內(nèi)同行及現(xiàn)場檢修人員有所幫助。
參 考 文獻(xiàn)
1.李志軍（Li Zhijun）等.靜止勵磁系統(tǒng)高壓大功率可控硅保護(hù)方案探討，中國電工技術(shù)學(xué)會邁向21世紀(jì)的電工科技學(xué)術(shù)會議論文集 1996年06月。
2.閻 石（Yan Shi）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),清華大學(xué)電子學(xué)教研組編。
3.黃俊（Huang Jun）半導(dǎo)體變流技術(shù),西安交通大學(xué)黃俊主編.機(jī)械工業(yè)出版社。
4.樊 俊（Fan Jun）現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)整流器勵磁裝置,水利電力出版社。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號