励磁系统常见故障及处理

王树峰

（唐山中厚板材有限公司，河北 唐山 063000）

1 无刷励磁控制系统

无刷励磁控制系统：由永磁机、主励磁机、励磁调节器、励磁功率单元等几部分助成。工作原理见图1。

图1 无刷励磁系统原理图

副励磁机FL是一个永磁式中频发电机，其发出的三相交流电经功率单元的晶闸管全控桥整流后，直接送到发电机的转子回路作励磁电源，因为励磁机的电枢与发电机的转子同轴旋转，所以它们之间不需要任何滑环与电刷等转动接触元件，这就实现了无刷励磁。主励磁机的励磁绕组JLLQ是静止的，是一个磁极静止，电枢旋转的同步发电机。静止的励磁机励磁绕组便于自动励磁调节器实现对励磁机输出电流的控制，以维持发电机端电压保持恒定。

总之，相比过去励磁方式，它革除了滑环和碳刷等转动接触部分。由于与转子回路直接连接的元件都是旋转的，因而转子回路的电压电流都不能用普通的直流电压表、直流电流表直接进行监视，转子绕组的绝缘情况也不便监视，二极管与可控硅的运行状况，接线是否松脱，熔丝是否熔断等等都不便监视。因而在运行维护上不太方便，但随着科技的发展，监视问题正在得到逐步解决。

同步发电机采用无刷励磁是同步电机结构上的重大变革，它不仅取消了直流机励磁系统中的机械整流部分，而且也取消了以往半导体励磁中的炭刷和集电环。发电机转子励磁回路成为全部无触点的电路，提高了励磁效率和可靠性。GEX-2000系列励磁系统在我公司内也得到广泛的应用，例如1#、2#、3#高炉煤气余温余压发电系统的励磁系统（TRT），1#、2#7100电拖风机的LCI励磁系统，烧结余热发电站励磁系统，炼钢饱和发电励磁系统。

励磁装置是发电机的主要辅机，其性能好坏直接关系到电力生产的可靠性。随着计算机技术的迅速发展，微机型励磁装置在同步发电机上得到了广泛的应用。对于保障发电机能够稳定地运行，起到了关键的作用。微机励磁装置的调试和维护对保证电力生产的安全运行具有十分重要的意义。本文针对励磁装置现场调试和检修以及运行过程中常见的问题进行了分析和探讨，并提出了解决方案。

2 常规维保

GEX-2000励磁装置硬件简洁可靠，一般不需要特别维护，只需在停机时常规检查。

（1）励磁调节器检查，包括参数设置、通道切换、各部分元件是否正常，有无异味。

（2）晶闸管整流装置检查，包括晶闸管快速熔断器，电压、电流表，隔离开关。

（3）灭之开关柜检查，检查励磁电流、励磁电压，及相关励磁断路器。

（4）磁变压器检查，包括励磁变压器接地线是否松动，绕组是否有异常发热[1]。

（5）各部件及接线端子是否松动，清扫柜内的灰尘及异物，以消除由此引起的短路、绝缘降低、散热不良等事故隐患，改善运行环境，提高设备正常使用寿命。

3 常见故障及处理

3.1 励磁调节器常见故障及处理

（1）电压测量故障：励磁调节器人机界面显示相应的报警信息，运行主通道切至备用通道。

故障原因：①发电机TV回路断开（开关断开、端子接线松、TV断线故障）。②励磁调节器检测定子电压的检测回路故障。

处理方法及过程：①检查励磁系统定子电压接线回路是否有开关断开、TV回路熔丝故障或端子接线松的情况，如果开关跳开或端子接线松，则合上开关或紧固端子；如果熔丝故障，则更换熔丝，检查电压测量回路正常。②若励磁调节器定子电压的检测回路故障，则更换电压测量板件。

（2）励磁调节器电源开关跳闸报警：励磁调节器人机界面显示相应的报警信息。

故障原因：①励磁调节器电源开关跳开或开关故障。②可能是相关回路短路过电流或小开关偷跳。

处理方法及过程：①根据具体情况试合跳开的电源开关。②若试合电源开关不成功，则寻找短路点，并排除短路故障。

（3）励磁调节器通道故障：励磁调节器人机界面显示相应的报警信息，运行主通道切至备用通道。

故障原因：①电压测量回路故障。②触发脉冲故障。③通道电源故障。④其他有关硬件故障。

处理方法及过程：①检查从通道运行正常。②检查电源开关是否在正常位置。③检查具体故障信息，对应查找相关故障原因。

（4）励磁电流过励磁限制动作：励磁调节器人机界面显示相应的报警信息，发出无功功率增大信息。

故障原因：①机端电压下降，励磁电流达到最大值，最大励础限制器动作。②可能TV、TA内外回路有接触不良现象。

处理方法及过程：①观察机组运行情况，尤其励磁电流、定子电压运行情况。②观察集电环碳刷，待停机后，检查励磁回路有无元件故障。③TV、TA内外回路是否有接触不良现象，检查并处理。

（5）发电机无功功率波动较大：励磁调节器显示无功功率波动大。

故障原因：①励磁调节器机端电压采样波动较大。②电网电压波动较大。③有功功率输出变化较大导致PSS输出波动。④附加调差系数设置不合适。

处理方法及过程：①确认电网电压是否波动较大。②检查励磁调节器机端电压样是否波动较大，检查TV或TA回路是否正常。检查励磁调节器板件采样是否正常，板件故障需更换板件。③检查PSS输出是否过大，检查有功功率是否波动，若有功功率波动较大，则需查明有功功率波动原因。④确认机组附加调差系效设置是否合适。

3.2 励磁功率单元常见故障及处理

3.2.1 晶闸管快速熔断器故障：励磁调节器人机界面显示相应的报警信息

故障原因：①短路造成晶闸管整流桥臂的熔断器熔断。②晶闸管故障或晶闸管过电压阻容回路故障造成晶闸管桥臂的熔断器熔断。③晶闸管过负荷造成桥臂上的熔断器熔断。

处理方法及过程：①查明过电流原因（励磁电流过大或各桥臂电流分配不均）。②检查晶闸管和晶闸管过电压阻容回路，如故障则进行更换。③若仅是熔断器熔断，则更换熔断器。

3.2.2 整流装置温度高：励磁调节器人机界面显示相应的报警信息

故障原因：①磁场绕组过负荷。②整流装置风机或其控制回路故障。

处理方法及过程：①调整磁场电流，使整流装置温度降低。②检查整流柜运转是否正常，电源切换回路是否正常，若故障则视情况检修。③检查风道进出风口滤网是否堵塞。④检查励磁控制室空调或通风设备是否正常工作。⑤若机组解列，则对整流装置进行全面检查。

3.2.3 晶闸管整流柜故障：励磁调节器人机界面显示相应的报警信息

故障原因：①整流柜风机停止，或温度较高。②整流柜主回路快速熔断器熔断。

处理方法及过程：①若整流柜故障,操作整流柜脉冲投切开关切除相应整流柜，检查故障整流柜。②若多个整流柜故障，应操作减小励磁电流，转移负荷，申请停机检修。③在一个整流柜故障时，若励磁电流无法调节，需将机组停机检修。

3.2.4 励磁变压器过电流保护动作

励磁调节器人机界面显示相应的报警信息，励磁变压器保护动作，机组解列。

故障原因：①可能磁场绕组回路或整流装置主回路存在短路。②可能励磁变压器本体或电缆存在短路。

处理方法及过程：①检查励磁装置，确认是否晶闸管整流装置失控或主回路或励磁绕组有短路。②检查励磁变压器及电缆，确认是否有短路点。③故障消除或未发现明显故障点，检查励磁变压器绝缘电阻正常情況下，可用手动方式对机组励磁变压器零起升压，无异常后再正式投运。

3.3 灭磁装置常见故障及处理

3.3.1 磁场断路器故障：开关分合闸不成功，状态与开关辅助接点不一致

故障原因：①磁场断路器本身故障。②磁场断路器跳合闸控制回路。

处理方法及过程：①检查磁场断路器，若故障则需对磁场断路器进行检查维修。②检查磁场断路器控制和信号回路，确认控制回路及信号回路是否正常。

3.3.2 失磁保护动作或磁场断路器跳闸

励磁调节器人机界面显示相应的报警信息，失磁保护动作，机组解列。

故障原因：①可能磁场绕组回路或整流装置回路存在短路。②可能是励磁调节器无脉冲输出或输出逆变脉冲。

处理方法及过程：①检查磁场绕组回路及整流装置回路是否存在短路故障点。②磁场断路器跳闸应查明原因，消除故障原因以后，方可重新起机升压。③检查励磁调节器相关功能及脉冲触发回路是否正常。④如果是误操作引起失磁保护动作，可重新投励。

3.4 励磁系统辅助设备常见故障及处理

3.4.1 励磁系统交流过电压保护动作：励磁调节器人机界面显示相应的报警信息

故障原因：①系统造成励磁交流侧电压过高。②压敏电阻过电压保护设备动作。③整流桥交流过电压保护中的二极管或电容故障。

处理方法及过程：①检查电阻、电容有无损坏，更换击穿电容和熔断器。②检查压敏电阻过电压保护，若故障则需停机更换。

3.4.2 发电机绕组一点接地故障：绕组接地保护动作

故障原因：绕组或灭磁开关到绕组之间电线存在接地情况。

处理方法及过程：①检查磁场绕组电缆回路，如有接地点应设法排除。②测量磁场绕组对地电压并换算成绝缘电阻值，确定保护装置是否正确动作。

4 结语

本文通过分析励磁装置现场调试和检修以及运行过程中常见的问题，提出了解决方案。随着技术的发展，产品也在不断的更新换代升级，这些问题也会得到逐步解决，设备的智能化减少人为的干涉机及检修投入，无刷微机励磁调节系统大幅度提升发电系统稳定性。