励磁系统改造过程中存在问题的分析

励磁系统改造过程中存在问题的分析

发表时间：2018-05-10T10:42:38.167Z 来源：《电力设备》2017年第36期作者：杨国富王伟[导读] 摘要：励磁系统是水轮发电机组的重要组成部分。励磁系统的技术性能和运行可靠性对机组和电力系统的供电质量、继电保护可靠动作和安全稳定运行都有重大影响。

（华能澜沧江水电股份有限公司云南昆明 650000）摘要：励磁系统是水轮发电机组的重要组成部分。励磁系统的技术性能和运行可靠性对机组和电力系统的供电质量、继电保护可靠动作和安全稳定运行都有重大影响。

关键词：水电站；励磁系统；直流系统绝缘全数字工控励磁装置，调节器由模拟式集成电路组成。随着运行时间的增加，设备技术相对落后，元器件老化现象日趋明显，故障日益增多，对电站的安全生产造成严重威胁，因此决定对机组励磁系统进行改造。经过市场调研比选，采用了EXC9000型全数字式静态励磁装置，并结合电站机组大修对励磁系统进行了改造调试。在改造调试和运行过程中先后遇到一些问题，本文旨在分析查找这些问题的原

因，并进行及时、有效的处理。 1励磁装置未投运时转子引线带电 1.1故障现象

新励磁系统的调节柜、功率柜和灭磁柜按要求安装到位，励磁系统内部及对外接线、对线工作完成；励磁变压器还处在检修状态，励磁系统的交直流电源全部断开。机组检修工作基本完成，准备将励磁转子引出线固定到发电机集电环上时，安装人员有触电的感觉，立即停止工作进行检查，用仪表测量发现转子引出线正、负极对地都有约70V的交流电压。

1.2故障分析及处理

可能引起转子引出线带电的有整流桥、起励回路、电压和电流变送器以及转子一点接地装置等。因励磁变还处于检修状态，整流桥就不可能使转子引出线带电，而励磁系统交直流电源全部断开，使得起励回路、电压和电流变送器引起带电的可能性也被排除。

机组投运前，转子一点接地装置与励磁系统是直接相连的，因此，引出线带电最有可能是转子一点接地装置引起的。据电气二次工作面负责人汇报，为检验其检修效果对机组电气二次设备进行通电试验，其中也投入了转子一点接地装置工作电源。但是转子一点接地装置怎么会使转子引出线带电的呢?电站采用的LD-3型转子一点接地继电器是用转子的绝缘电导作为判断依据，测量转子接地电阻并进行监视，它与转子的接地电容无关，只随着电机的温升和容量而变化，这样，继电器就具有很高的灵敏度。

转子一点接地继电器在转子绕组与大轴(即大地)之间加有一个电压，而在转子绕组不接地的正常情况下，绕组对地有容性阻抗。这样，如果W1的电压不发生变化，通过调节可变电阻r1和r2，使流过W8与转子绕组的电流为定值；并且保持W4，W5，W6与W7，W8，W9所组成的平衡桥的平衡，从而保证出口继电器JJ不动作。而一旦转子绕组发生接地，绕组对地容性阻抗消失，会引起W8与转子绕组回路电流发生变化，破坏了上述平衡桥的平衡，使得出口继电器JJ得电动作，发出接地报警。这就是转子引出线带电的原因。断开转子一点接地装置电源后，测量转子引出线无电压，从而完成励磁转子引出线固定工作。 2开机起励时报转子接地故障 2.1故障现象

各系统都投入正常工作位置，发电机组处于热备用状态，运行值长下令2号机至空载位置。2号机开机流程开机至95%额定转速，稍微停顿后机组建压，此时，发电机保护装置报转子一点接地故障。现场指挥下令停机检查，发现转子一点接地装置出口继电器JJ并未动作，并且发电机保护装置的转子接地故障报警能复归。断开灭磁开关QFG检查转子各部，并未发现接地迹象。而再次下令开机，又发生上述接地现象。

2.2故障分析及处理

根据故障现象，转子接地报警只是瞬时发生，随后便消失。同时查看机组开机流程，发现接地报警发生时发电机只进行了投励磁的动作，那么投励磁为何会引起转子一点接地故障呢？EXC9000励磁系统采用机组残压起励和外部辅助电源(即直流)起励2种起励方式。残压起励功能可以通过调节柜触摸屏上的功能键进行投退，正常情况下，采用快速脉冲列技术以实现残压起励。在起励过程中，晶闸管整流桥的输入端仅需10V～20V的电压即可正常工作。但起励时的机组残压值也不能太小，否则将不能维持晶闸管的持续导通。在10s内残压起励失败时，励磁系统可以自动启动外部辅助电源起励回路。测量发现晶闸管整流桥的输入电压仅有5.9V，不能满足厂家10V～20V的要求。断开机组直流起励电源后开机至空载，机组无法正常建压，由此可知，2号机残压无法正常起励，开机起励是通过启动外部辅助电源回路(即直流起励)方式来实现的。

直流起励就是直接给转子绕组激磁，在发电机电压升高至能使晶闸管触发导通、整个励磁系统进入正常工作状态时，外加起励电源即退出。直流起励时，将全厂直流系统的控制母线电压加到转子绕组，直流系统绝缘不好也可能引起转子一点接地故障报警；而起励完成后，直流系统与转子绕组断开，接地故障消失，报警就能复归了。而长期以来，由于部分设备运行环境结露、潮湿，电站公用直流系统负母线对地电阻偏低，直流系统绝缘不符合要求，因此，在励磁系统直流起励时，导致转子一点接地报警。全厂直流系统绝缘降低这个故障一时难以彻底解决。为防止机组起励时再报转子一点接地故障影响机组正常开机，只能在起励时暂时将转子一点接地装置退出，待起励完成后再投入。于是，在转子绕组与一点接地继电器之间串入起励接触器Q61的常闭接点。起励时转子一点接地报警就被屏蔽了，而机组正常运行时检测功能却能投入工作。当然，要彻底解决该问题，还必须将直流系统接地故障排除。 3灭磁开关跳闸后不能电动合闸 3.1故障现象

发电机励磁系统正常运行近4个月，1号机带满负荷正常运行时，线路由于遭受雷击而开关跳闸。致使1号机过速达150%，机组紧急停机，跳开发电机开关、灭磁开关。待1号机停机完成后，检查机组各部无异常，准备合灭磁开关，待线路恢复后继续发电，但在操作灭磁柜上按钮时灭磁开关无法合闸。检查灭磁开关确实在分闸位置，但分闸位置指示灯却未亮，查看调节柜触摸屏，发现报“直流控制电源消失”故障。

3.2故障分析及处理