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案例頻道 勵(lì)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(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，微機(jī)型勵(lì)磁裝置在同步發(fā)電機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)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(lì)磁裝置的調(diào)試和維護(hù)對(duì)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(duì)電站微機(jī)勵(lì)磁裝置現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和檢修以及運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)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(lì)磁裝置不能正常升壓
發(fā)電機(jī)啟動(dòng)至額定轉(zhuǎn)速后，勵(lì)磁裝置下達(dá)投勵(lì)令后，發(fā)電機(jī)不能建立初始電壓，導(dǎo)致啟勵(lì)失敗。
（1）首先檢查勵(lì)磁裝置是否有輸出啟勵(lì)電壓。自并激勵(lì)磁裝置的發(fā)電機(jī)機(jī)端初始電壓是通過(guò)他勵(lì)的方式,給發(fā)電機(jī)建立初始電壓而產(chǎn)生的。有的勵(lì)磁裝置具有交，直流兩種他勵(lì)供電電源（啟勵(lì)方式），可分別試之。并檢查啟勵(lì)回路是否接通，啟勵(lì)電壓是否送到發(fā)電機(jī)激磁回路（轉(zhuǎn)子）上。
（2）勵(lì)磁裝置內(nèi)部的啟勵(lì)接觸器是否工作正常。此項(xiàng)檢查工作可以按照啟勵(lì)接觸器工作原理圖進(jìn)行電器合、分實(shí)驗(yàn)。
（3）檢查給勵(lì)磁裝置提供整流電源的勵(lì)磁變壓器的工作回路是否接通。發(fā)電機(jī)在啟勵(lì)升壓后，是依靠勵(lì)磁變壓器給勵(lì)磁裝置提供整流電源，因此要保證勵(lì)磁變壓器原、次端工作回路必須正常。在此，介紹一個(gè)小竅門(mén)：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(shí)可用萬(wàn)用表檢查可控硅交流側(cè)是否有經(jīng)由勵(lì)磁變壓器送來(lái)的陽(yáng)極電壓，若三相電壓平衡，說(shuō)明此回路正常。
（4）檢查勵(lì)磁裝置的整流情況。現(xiàn)在的勵(lì)磁裝置都具有試驗(yàn)功能?？衫脧S(chǎng)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(guān)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(lì)磁輸出的電纜反接。這樣在下次啟勵(lì)時(shí)，轉(zhuǎn)子電勢(shì)的方向與啟勵(lì)電源的方向相反，也可造成啟勵(lì)失敗。更改電纜的方向或者對(duì)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(lì)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(duì)于勵(lì)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(lì)磁投入后正常，突然在某工作點(diǎn)勵(lì)磁表記開(kāi)始擺動(dòng)。我曾經(jīng)在黑龍江某電廠(chǎng)便遇到這個(gè)故障：勵(lì)磁裝置啟勵(lì)至發(fā)電機(jī)額定電壓80%，然后繼續(xù)增磁到大約90%時(shí)，勵(lì)磁表計(jì)開(kāi)始反復(fù)擺動(dòng)，實(shí)驗(yàn)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(guān)察脈沖，正常時(shí)為雙脈沖，隨著增磁到上次故障點(diǎn)時(shí)，雙脈沖變成“三”脈沖。即在雙脈沖的第一個(gè)脈沖前沿，又多了一個(gè)時(shí)有時(shí)無(wú)的“虛”脈沖，造成可控硅誤觸發(fā)，造成這個(gè)故障。懷疑是由于現(xiàn)場(chǎng)較長(zhǎng)的導(dǎo)線(xiàn)在電纜溝中形成容性耦合。經(jīng)更換脈沖屏蔽線(xiàn)，并將電纜屏蔽層可靠接地，此現(xiàn)象消除，工作正常。
（2）勵(lì)磁波動(dòng)較大且不穩(wěn)定
勵(lì)磁表記有輕微的抖動(dòng)是正常的，但當(dāng)擺動(dòng)較大時(shí)，則屬于故障。應(yīng)檢查的項(xiàng)目：
1）勵(lì)磁裝置從運(yùn)行數(shù)值突然向滿(mǎn)刻度方向擺動(dòng)，時(shí)而又正常，其變化規(guī)律無(wú)常，但當(dāng)增，減磁時(shí)仍然可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。這是由于移相脈沖的波動(dòng)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(lì)磁量測(cè)值（發(fā)電機(jī)電壓或勵(lì)磁電流）、給定值經(jīng)PID調(diào)節(jié)所輸出的。因此先檢測(cè)勵(lì)磁裝置的電源是否正常。再分別檢查給定值，勵(lì)磁量測(cè)值兩路信號(hào)是否正常?？捎萌f(wàn)用表和示波器檢查給定值，勵(lì)磁量測(cè)值（發(fā)電機(jī)電壓，勵(lì)磁電流）輸入及經(jīng)適配單元后的測(cè)量值是否穩(wěn)定，正常。
2）當(dāng)勵(lì)磁整流波形脈動(dòng)成分較大時(shí)，勵(lì)磁表記抖動(dòng)明顯。用示波器觀(guān)察可控硅整流波形，僅能看到4個(gè)甚至2個(gè)可控硅導(dǎo)通波形。首先可用萬(wàn)用表或?qū)Ｓ脙x器檢測(cè)可控硅的性能是否良好。再用示波器觀(guān)察六個(gè)脈沖信號(hào)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(hào)是否正常。并可與同步電壓進(jìn)行相位的比較，觀(guān)察脈沖的移相角度、寬度及幅值是否正常。出現(xiàn)此類(lèi)現(xiàn)象大部分情況是由于設(shè)備在使用過(guò)程中由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度地變化，震動(dòng)，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(shí)及時(shí)修復(fù)外，還要注意平時(shí)定期對(duì)勵(lì)磁裝置進(jìn)行維護(hù)、調(diào)試，及時(shí)更換損壞的元器件。
3．勵(lì)磁變壓器的相序，相位對(duì)于勵(lì)磁裝置的影響
勵(lì)磁裝置對(duì)于可控硅同步信號(hào)有著嚴(yán)格的要求，因此對(duì)于勵(lì)磁變壓器不僅要求相序正確，相位也要正常。我在實(shí)際調(diào)試中經(jīng)常遇到此類(lèi)問(wèn)題。特別是在一次四川某水電廠(chǎng)調(diào)試中，水輪發(fā)電機(jī)升至額定轉(zhuǎn)速后，勵(lì)磁啟勵(lì)，發(fā)電機(jī)迅速建壓。但當(dāng)繼續(xù)增磁時(shí)，突然發(fā)電機(jī)過(guò)壓，跳開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)。當(dāng)時(shí)，懷疑勵(lì)磁變壓器接線(xiàn)錯(cuò)誤，造成可控硅整流失控，從而使發(fā)電機(jī)過(guò)壓。這套裝置的勵(lì)磁變壓器為Y/△11接法，與安裝人員溝通后才知道，當(dāng)時(shí)，他們已經(jīng)知道勵(lì)磁變壓器原端的三相電纜是C，B，A接法，他們誤以為將勵(lì)磁變壓器次端也按C，B，A就可以了，而實(shí)際上沒(méi)有考慮勵(lì)磁變壓器Y/△11接法，經(jīng)他們這樣接線(xiàn)后變成了Y/△1接法，使勵(lì)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(lì)磁變壓器原，次端電纜重新安裝，勵(lì)磁工作正常。
我在遼寧某火電廠(chǎng)調(diào)試中，勵(lì)磁裝置升壓，并網(wǎng)均能夠正常工作，但發(fā)現(xiàn)啟勵(lì)時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓表上升速率很快，因?yàn)檫@套勵(lì)磁裝置具有升壓緩啟勵(lì)功能，因此，電壓表應(yīng)該平穩(wěn)地上升。并且，用萬(wàn)用表測(cè)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(guān)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(shí)，該電廠(chǎng)在自行更換勵(lì)磁變壓器時(shí)，將勵(lì)磁變壓器次端A，C相電纜接反，經(jīng)更換后，勵(lì)磁投入，以上問(wèn)題均解決，工作正常。
勵(lì)磁輸出從零值上升到整定值之間發(fā)生大幅度擺動(dòng)，其變化特點(diǎn)是當(dāng)增，減磁的量值為一常數(shù)時(shí)，而勵(lì)磁輸出（表記）上下擺動(dòng)，甚至?xí)r有時(shí)無(wú)。形成以上的故障，也是由于勵(lì)磁變壓器相序錯(cuò)誤造成的，可控硅的觸發(fā)脈沖與可控硅的陽(yáng)極電壓不同步，此時(shí)的可控硅的導(dǎo)通角的大小由脈沖發(fā)出的時(shí)刻決定的，而是否導(dǎo)通則取決于陽(yáng)極電壓的極性。
綜上所述，對(duì)于勵(lì)磁變壓器的相序，相位錯(cuò)誤，可用示波器，相序表進(jìn)行檢查。也可以測(cè)母線(xiàn)與勵(lì)磁變壓器原端的電壓差，同相時(shí)應(yīng)無(wú)電壓，異相時(shí)則顯示出電壓差，如此依次測(cè)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(lì)磁裝置要把勵(lì)磁繞組的磁場(chǎng)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(xiàn)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(lì)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(guò)渡到“逆變”工作狀態(tài)，從而將轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中儲(chǔ)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(shí)準(zhǔn)確地給可控硅分配脈沖，導(dǎo)致應(yīng)開(kāi)通的可控硅不能開(kāi)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(lì)磁變壓器相序，相位錯(cuò)誤或者在逆變過(guò)程中出現(xiàn)斷電、缺相或電壓過(guò)低。
（4）由于逆變時(shí)換相的超前觸發(fā)角β過(guò)小，或因直流負(fù)載電流過(guò)大，交流電源電壓過(guò)低使換相重疊角γ增大，或因可控硅關(guān)斷時(shí)間對(duì)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(kāi)通。
5．勵(lì)磁電流與勵(lì)磁電壓不成比例
勵(lì)磁電壓正常，勵(lì)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(lì)磁電流正常，勵(lì)磁電壓偏高。用示波器觀(guān)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(gè)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(lì)磁電壓值。
結(jié)束語(yǔ)
調(diào)試人員在工作現(xiàn)場(chǎng)可能面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)千差萬(wàn)別的的各種故障和現(xiàn)象，本人通過(guò)多年調(diào)試工作經(jīng)歷以及對(duì)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)體會(huì)，我相信在問(wèn)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(mǎn)地解決。最后衷心期望此文能夠?qū)I(yè)內(nèi)同行及現(xiàn)場(chǎng)檢修人員有所幫助。
參 考 文獻(xiàn)
1.李志軍（Li Zhijun）等.靜止勵(lì)磁系統(tǒng)高壓大功率可控硅保護(hù)方案探討，中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)邁向21世紀(jì)的電工科技學(xué)術(shù)會(huì)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(lì)磁裝置,水利電力出版社。
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)