发电机励磁系统故障分析及处理刘小龙

发电机励磁系统故障分析及处理刘小龙

刘小龙

（亚太森博（广东）纸业有限公司自备电站广东省江门市529000）

摘要：在发电机系统中，励磁系统是最重要组成部分之一，其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。但是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。因此，在实际发展中关于发电机励磁系统的故障问题处理，也引起了广泛的关注。所以，有必要通过分析掌握励磁系统常见故障类型与产生原因，为故障的防治提供参考。

关键词：发电机；励磁系统；故障分析；处理

引言

励磁系统是指给发电机的转子绕组传递励磁电流的大型设备。该设备是否能够正常运行，与发电机是否能够正常运行有直接联系。目前，发电机的励磁方式有两种：一种是直流发电机励磁，另一种是半导体静止励磁。把直流发电机作为励磁电源，就是所谓的励磁机。它是和发电机安装在一起的并激直流发电机。本文对励磁系统经常出现的故障进行分析和探讨。

1励磁机逆励磁

发电机启动到正常转速后，升压时交流电压上升，但是励磁电压表和电流表指针的指示与正常相反。在发电机运行过程中，励磁电流表和电压表指针会表现出相反的方向，但是定子回路的电流表和电压表指针所指的方向相同，这表明励磁机的极性是反方向的。

1.1根据实际情况分析逆励磁的原因

具体情况有两种：第一种是发电机在升压并列前励磁机发生逆励磁。如新安装的发电机由于没有参加运行，它的剩磁很弱，在作电气试验(如测量电阻)加上试验电压时，如果正负极性接反就会将剩磁抵消或将剩磁方向改变，造成励磁机磁场极性反向；第二种是在发电机运行过程中，因为以下原因导致励磁机逆励磁：第一，发电机在进行轻负荷运行时，励磁电流比较小，如果增加负荷，会使电枢电流增大，从而产生电枢反应，励磁机磁场也会被削弱。励磁机的磁场无论是通过手动调整还是自动调整，都无法瞬间增加励磁。所以，励磁机的磁场有可能会被抵消，也有可能变反；第二，当系统发生短路时，发电机定子绕组就会通过一个大于额定电流10倍以上的瞬时短路电流，这个电流在转子绕组中出现一个瞬时电压，这个电压可能比励磁电压大，如果它的方向与原有电压相反，那么便会抵消励磁电压，使励磁机并联的励磁电流反向，造成励磁机磁场极性反向；第三，励磁机励磁回路断开后再接通，也会导致逆励磁。当磁场变阻器的调节部位松动时，图1（a）中表示正常情况下流过转子绕组和励磁绕组的电流。如果励磁机的励磁回路断开，那么里面的电流会瞬间消失，发电机转子因为存在某种作用，可以在很长时间内使转子绕组里的电流方向不发生变化，所以励磁机的电枢正负极会发生变化。图1（b）表示励磁回路再次接通，这个电流就流进励磁机的励磁绕组，其方向和以前正常运行时的方向相反，结果便使励磁机的极性变反造成发电机的逆励磁。图1（c）表示在出现逆励磁时，发电机会受到严重的冲击。由于发电机失磁，发电机需要吸收系统中的电流，在变向时会出现不能同步的现象，而达到同步就能够产生较大的电流。

图1励磁机磁场短路导致的逆励磁示意图

1.2逆励磁故障的处理

判明确系逆励磁时，由于励磁机的磁场极性反向后仍能建立电压，因此这时不必停机，只需将励磁电流表和电压表的接线正负极性对调即可，但是必须把自动励磁装置退出。等待以后停机时，对励磁机励磁绕组予于人工充磁后，在恢复两表记原来接线。

2发电机升不起电压

新的发电机运行到规定转速时，如果出现电压升高现象，减少励磁电阻，发电机升不起电压，这时需要检查励磁回路是否存在断线，电刷位置是否合适，接触是否存在不良问题。如果不存在这些问题，励磁电压表显示的数值较小，说明励磁组正负极方向变反，只需将励磁绕组正负极对调即可。如果励磁电压表没有显示数值，则需在励磁机励磁绕组安装直流电源以便进行充磁。在维修发电机的过程中，如果出现接线错误问题，将励磁绕组的正负极接反，再次运行时，励磁机励磁绕组中流过的电流出现的磁通与铁芯的剩磁通方向相反，这样剩磁会被削弱或消失，因此电压也无法建立。在做通直流电试验或自动励磁装置试验时，不要断开励磁回路。如果直流电流产生的磁通方向和剩磁方向相反，那么也会导致剩磁消失，需使用外加电源进行充磁。为了避免出现常见的故障，在维护发电机时，励磁回路接线必须准确，线头须有标示牌，这样励磁回路线路就不会接错。在测量直流电电阻时，先断开励磁回路，测量完毕后再接通。如果不可以断开，要保持通入直流电的正负方向和励磁机的正负方向一样。电刷位置要保证安装规范，避免接线接错导致极性方向发生变化。电刷必须和换向器接触良好，这样电路就不会断开。

3发电机失磁故障

在发电机运行过程中，如果其励磁电流消失，那么转子磁场也会消失，这就是发电机失磁。

3.1发电机失磁时的现象

第一，转子电流表指示为零(当发电机转子回路断开时)或接近与零(当励磁回路开路时，但尚有剩磁)，校正器及复励电流增加；第二，定子电流明显增加并出现摆动。当发电机出现失磁现象，定子电流会越来越少，达到一个数值后又慢慢增大，甚至超过规定数值。这时，只有从电网中吸收大量的无功，才能保持发电机的正常运行，随之也会引起定子电流的增大；第三，发电机端电压及发电机母线电压降低并摆动；第四，有功表显示的数值减少并出现摆动，若无功表显示的数值为负；第五，转子电压表指示异常，此时如是转子短路造成失磁，则电压下降，如是转子开路造成失磁，则电压升高；第六，功率表的指向进相。由于发电机是在失磁的情况下运行，向电网发出容性无功，也就是发电机电流大于前端电压，发电机开始进相运行；第七，上述表记发生周期性摆动，汽轮转速升高，频率也略有升高，但危急保安器不会动作。

3.2发电机失磁的处理

发电机失磁故障的出现造成电网电压快速降低，严重的影响了供电质量，而且由于电压降低的时间过快，电网运行中出现了一定的电网震荡现象，并且造成了大范围的停电事故，对于用电户的安全用电造成了极大的危害。因此分析在实际发展中关于发电机的失磁故障现象，为有效的进行故障现象的处理，设备维护人员首先应进行故障设备的隔离停机处理。通过隔离停机使得故障发电机脱离发电机组，之后通过发电机维护检修的方式，进行失磁发电机的维修。

4结语

优良的励磁系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性，提供合格的电能，而且可以有效地提高发电机及其并入的电力系统的技术经济指标。因此，相关工作人员应倍加重视与不断提高发电机组励磁维护技术，进而保证机组的安全稳定运行。

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作者介绍：

刘小龙（1974.12.03），性别：男；籍贯：广东湛江；民族：汉；学历：本科；职称：电气中级：职务：主管；研究方向：发配电；单位：亚太森博（广东）纸业有限公司自备电站