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案例頻道 勵磁裝置是發電機的主要輔機，其性能好壞直接關系到電力生產的可靠性。隨著計算機技術的迅速發展，微機型勵磁裝置在同步發電機上得到了廣泛的應用。對于保障發電機能夠穩定地運行，起到了關鍵的作用。微機勵磁裝置的調試和維護對保證電力生產的安全運行具有十分重要的意義。本文基于作者多年調試工作經歷，針對電站微機勵磁裝置現場調試和檢修以及運行過程中常見的問題進行了分析和探討，并提出了解決方案，供同行參考。
1． 發電機勵磁裝置不能正常升壓
發電機啟動至額定轉速后，勵磁裝置下達投勵令后，發電機不能建立初始電壓，導致啟勵失敗。
（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電機機端初始電壓是通過他勵的方式,給發電機建立初始電壓而產生的。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電機激磁回路（轉子）上。
（2）勵磁裝置內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。發電機在啟勵升壓后，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：在發電機定速后，發電機一般具有一定的殘壓，此時可用萬用表檢查可控硅交流側是否有經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。現在的勵磁裝置都具有試驗功能。可利用廠用電進行靜態調試，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，整流波形應隨著給定值地增加或減少而平穩的上升或下降。
（5）有的機組在檢修后，將轉子與勵磁輸出的電纜反接。這樣在下次啟勵時，轉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子繼續進行充磁，就可以使發電機順利升壓。
2． 勵磁裝置在運行當中的故障現象及檢修方法
（1）可控硅的觸發脈沖對于勵磁裝置能否穩定地工作起著至關重要的作用。
此故障現象為勵磁投入后正常，突然在某工作點勵磁表記開始擺動。我曾經在黑龍江某電廠便遇到這個故障：勵磁裝置啟勵至發電機額定電壓80%，然后繼續增磁到大約90%時，勵磁表計開始反復擺動，實驗幾次均有此現象發生。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，造成這個故障。懷疑是由于現場較長的導線在電纜溝中形成容性耦合。經更換脈沖屏蔽線，并將電纜屏蔽層可靠接地，此現象消除，工作正常。
（2）勵磁波動較大且不穩定
勵磁表記有輕微的抖動是正常的，但當擺動較大時，則屬于故障。應檢查的項目：
1）勵磁裝置從運行數值突然向滿刻度方向擺動，時而又正常，其變化規律無常，但當增，減磁時仍然可以進行調節。這是由于移相脈沖的波動引起的。首先應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（發電機電壓或勵磁電流）、給定值經PID調節所輸出的。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（發電機電壓，勵磁電流）輸入及經適配單元后的測量值是否穩定，正常。
2）當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個可控硅導通波形。首先可用萬用表或專用儀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，檢查觸發脈沖的形成，預放，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。出現此類現象大部分情況是由于設備在使用過程中由于現場環境溫度地變化，震動，氧化作用，使電子元氣件的工作特性和焊接狀態都受到一定的影響。因此，除了發生故障時及時修復外，還要注意平時定期對勵磁裝置進行維護、調試，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。我在實際調試中經常遇到此類問題。特別是在一次四川某水電廠調試中，水輪發電機升至額定轉速后，勵磁啟勵，發電機迅速建壓。但當繼續增磁時，突然發電機過壓，跳開滅磁開關。當時，懷疑勵磁變壓器接線錯誤，造成可控硅整流失控，從而使發電機過壓。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，當時，他們已經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，經他們這樣接線后變成了Y/△1接法，使勵磁變壓器相位發生了變化，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試中，勵磁裝置升壓，并網均能夠正常工作，但發現啟勵時，發電機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，電壓表應該平穩地上升。并且，用萬用表測量觸發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，發現A，C相電壓接反，形成反序的同步電壓。經證實，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生大幅度擺動，其變化特點是當增，減磁的量值為一常數時，而勵磁輸出（表記）上下擺動，甚至時有時無。形成以上的故障，也是由于勵磁變壓器相序錯誤造成的，可控硅的觸發脈沖與可控硅的陽極電壓不同步，此時的可控硅的導通角的大小由脈沖發出的時刻決定的，而是否導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并順利解決。
4.發電機不能正常滅磁
發電機同電網解列后，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”工作狀態過渡到“逆變”工作狀態，從而將轉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：
（1）回路工作不可靠，不能適時準確地給可控硅分配脈沖，導致應開通的可控硅不能開通。
（2）可控硅控制極故障，失去阻斷能力或導通能力。
（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斷電、缺相或電壓過低。
（4）由于逆變時換相的超前觸發角β過小，或因直流負載電流過大，交流電源電壓過低使換相重疊角γ增大，或因可控硅關斷時間對應的關斷角δ增大，使換相裕度角不夠，前一元件關斷不了，后續元件不能開通。
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，并出現局部發熱現象。這種故障一般是由于轉子回路阻值增大所致。如可控硅整流回路的銅排，分流器，以及轉子電纜之間的連接接觸不好，導致有高溫跡象。另外就是集電環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。
結束語
調試人員在工作現場可能面對現場千差萬別的的各種故障和現象，本人通過多年調試工作經歷以及對經驗教訓體會，我相信在問題面前，只要我們能夠進行仔細的分析，層層分解，就能夠對各種的故障進行圓滿地解決。最后衷心期望此文能夠對業內同行及現場檢修人員有所幫助。
參 考 文獻
1.李志軍（Li Zhijun）等.靜止勵磁系統高壓大功率可控硅保護方案探討，中國電工技術學會邁向21世紀的電工科技學術會議論文集 1996年06月。
2.閻 石（Yan Shi）模擬電子技術基礎,清華大學電子學教研組編。
3.黃俊（Huang Jun）半導體變流技術,西安交通大學黃俊主編.機械工業出版社。
4.樊 俊（Fan Jun）現代同步發電機整流器勵磁裝置,水利電力出版社。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號