一文看懂发电机励磁系统的三大故障及处理方法

发电机的励磁系统的组成

励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流;而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器（装置）两大部分组成。如图所示：

其中励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分，而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁系统控制系统。励磁系统是发电机的重要组成部份，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。

发电机励磁系统的性能

①具有足够的励磁功率，在发电机空载和满载时能提供所需的励磁电流。

②具有良好的反应特性，励磁系统应保证同步发电机系统在静态时有高的稳态电压精确度，励磁系统的输出特性与发电机本身的调节特性应力求一致，在发电机负载变化或发生短路时，能及时调节励磁电流以维持发电机输出电压基本不变，并使保护装置可靠动作。

③具有一定的强励能力，因某种原因造成发电机输出电压严重下降或启动相近容量的异步电动机时，能在短时间内快速提供足够大的励磁电流，使电压迅速回升到给定值。

④励磁装置应运行可靠、体积小、重量轻、使用维护方便。

发电机励磁系统三大故障及处理方法

1、失磁故障

在发电机的各类故障中励磁系统的失磁故障是最高的，大型发电机组原则上不允许失磁运行，失磁故障的发生会严重影响大型机组的安全运行。据有关资料统计，失磁故障占发电机各类故障的比例很高。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，以及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。

失磁故障的处理：当失磁保护动作跳闸，则应完成机组解列工作，查明失磁原因，经处理正常后机组重新并入电网，同时汇报调度；当失磁保护未动作，且危及系统及本厂厂用电的运行安全时，则应及时将失磁的发电机解列，并应注意厂用电应自投成功，若自投不成功，则按有关厂用电事故处理原则进行处理；当失磁保护未动作，短时未危及系统及本厂厂用电的运行安全，应迅速降低失磁机组的有功出力，切换厂用电；尽量增加其它未失磁机组的励磁电流，提高系统电压、增加系统的稳定性。为了有效应对此类故障，并且能对发生故障的开关及时的处理，可以在励磁功率电源交流侧开关的辅助接点处设置一个故障记录装置，从而对该故障易发部位进行实时的监控，与此同时，由专人负责对开关进行定期检查，及时发现故障隐患。

2、励磁不稳

发电机运行过程中，励磁波动过大，例如励磁系统运行数据增大，但有时又正常，无规律可循，并且仍可以进行加减磁的调节。可能原因是：移相脉冲控制电压输出不正常；环境温度变化以及元器件受到振动、氧化等影响出现故障。

故障处理：针对移相脉冲控制电压输出不正常，应先检查励磁电源是否正常，应分别检查给定值和经适配单元处理后的测量值（发电机电压或励磁电流）是否正常。对环境温度变化以及元器件受到振动、氧化等，利用示波器观察整流波形是否完整，再用万用表检查可控硅性能是否正常，线路焊接状态和元器件特性发生变化就会出现此类故障，平时应加强维护和调试并及时更换有问题的元器件，可降低此类故障发生几率。

3、无功过载

上位机内的无功过载指示灯亮、励磁电流超出正常值指示、励磁调节器过励限制灯亮。

故障处理：减少励磁机组的无功出力，使通过系统的电流量立即下降。但是若直接在上位机上处理无法将无功过载故障消除，无功出力仍未见减少，那么则立即转入现场调解的方式。现场调解电流时若仍然无法降低到正常值内，那么则可以直接从Ⅰ套调节器转入到Ⅱ套调节器上运行，若情况还是没有好转那么可以尝试同时将两套调节器重新上电查看电流是否恢复正常。

励磁系统电路

提高发电机励磁故障诊断效率的措施

1、加强对相关技术人员的培训

在日常维修及技术培训中还应对不同故障的诊断方式进行培训。通过维修人员科学诊断及排查方式的掌握，实现励磁故障快速诊断目的。针对不同的故障表现，选择科学的诊断及排查方式，提高诊断效率。以励磁电流及无功负荷异常为例，在故障发生后应首先对机组运行参数进行分析。如机组尚未失步应立即将负荷降至空载，并相应增加励磁电流。在此基础上进行检修与故障分析。如上述操作后，励磁电流无法调节或调解无效，则应将机组解列并进行灭磁。然后对机组高温区域或其他明显特征改变点进行检查，以此找出故障原因并进行解决。此外，在日常工作中，还应该重视对常见故障的分析和总结。将常见故障处理流程、方法梳理清楚，这样可以大大提高故障诊断的效率，降低常见故障的处理时间。

2、建立完善的检修管理体系

励磁事故的发生，相应的暴露了对一些关键设备的检查、检测没有落到实处，写进相关制度中。一个疏忽。一个不及时，就会导致一些元器件老化、受损等。因此，应根据现代预防性检修养护理论在发电机励磁检修的应用，在电厂发电机励磁系统检修中应建立完善的检修管理体系。根据励磁系统组件组成及各零部件使用寿命情况确定励磁系统的检修周期，以零部件使用寿命前的科学更换预防励磁系统故障的发生，实现发电机励磁故障预防目的。

3、开发励磁系统的自动化监控

水电站的励磁系统在发生常见故障时，为保证发电机组不受影响，就需要励磁系统具有较强的自动调节和保护能力。励磁系统的通讯接口可以和计算机的监控系统实现数据交换，利用硬布线，以将系统的状态通过网络通讯上送为辅助，实现计算机监控系统和励磁系统相连接。如果系统运行正常，励磁系统就会将系统状态和报警旌旗灯号通过网络通讯上送，并接收监控系统下发的调理和控制指令。如果通讯异常，就会自动转换为接收来自计较机监控系统的硬接点调理与控制指令。