励磁系统可控硅故障分析

摘要：2013年3月28日，调试人员在沙沟水电站2#机组进行试开机建压过程中发现励磁设备无法升到额定电压，导致无法并网。本文首先介绍了故障现象，然后通过实验分析故障产生的原因并提出解决方法，最后通过计算加以验证，最终解决问题保证了并网的顺利进行。

关键词：励磁系统 建压 并网

中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0235-02

1 引言

水电站正常运行时，励磁系统励磁电压的稳定与否是关系到发电机组以及电网的安全运行的重要因素，良好的励磁系统在保证电能质量，合理分配无功功率及提高电力系统运行可靠性方面都起着十分重要的作用。利用可控硅整流是当前励磁设备普遍采用的方法，它把电力系统信号经过一定的变换后，作为调节器的输人信号，并与给定信号相比较，产生相应的脉冲信号去控制功率单元的输出，达到自动调节系统无功功率的目的[1]。实践证明，该系统性能可靠，能及时并准确响应机端电压的变化， 满足系统自动调节的需要。但长时间运行会出现一些故障。目前，多数文献只注重于带感性负载的可控硅整流桥故障后励磁系统输出的直流电压变化，主要考虑发电机的失磁问题。而没有注意到带感性负载的可控硅整流桥故障后对励磁系统自身的影响，特别是对可控硅和励磁变压器的影响本文针对我公司#2机组励磁系统出现的故障。探讨了带感性负载的可控硅整流桥故障后对发电机励磁和励磁变压器的影响，为励磁系统出现异常后的分析提供理论依据。

2 故障现象

2013年2月28日，沙沟水电站2#机组进行并网前的零起升压实验，发电机经过冲转，逐步达到额定转速，各项温度指标正常，由于我们的励磁设备升压最小设定值是额定的百分之四十，调试人员首先设置好参数，合上灭磁开关后起励开机这时候触摸屏警报报起励失败，当时以为是设定值小了或者是最大空载输出限制导致的，再把空载输出限制调到最大的1.6倍，升压直接到额定的百分之六十后起励成功了，但是很快发现PT电压只有3.25KV。由于电网电压是6.3KV，机端电压正常情况下现在应该达到3.78KV，此时调试人员观察到触摸屏上的触发角为54°，根据经验已经判断出这个触发角不对，紧接着我们通过增磁来逐步增加机端PT，当极端PT达到6.3KV与电网电压一致时我们就具备了并网的第一个条件，也说明我们减压成功了，但PT达到5.9KV时再也增大，初步判断这是可控硅导通问题，需要借助小负载试验来分析故障原因。

3 原理分析

3.1 三相全控型整流桥工作原理

3.2 小负载试验波形分析

由于本励磁装置是自并励励磁方式，我们运用三相调压器模拟机端电压器送过来的100V电压，20欧姆的钨丝模拟转子线圈，通过示波器观察输出励磁电压波形，来判断励磁装置故障。

如图2所示为故障状态下小负载的实验波形，图3为正常情况下的实验波形[5]。本励磁装置一周期为20毫秒，正常情况下一周期内应该有6个正向脉冲波头，而本次试验下看到的却是四个正向脉冲波头和一个负向波形图，由此可以判断有一相可控硅没有导通。

3.3 正常百分百建压触发角角度计算

3.4 输出电压和输入电流的变化分析

4 结语

综合上面分析可知，对于励磁设备来说，相可控硅的不导通不仅会导致其它可控硅承受的电流增大引起散热困难，还会导致励磁电压减小从而影响电网电压，所以我们的励磁设备不仅仅是在并网前要保证可控硅的完全导通，发电状态更是需要保证可控硅能承受住电流、电压以及发热的问题的影响，避免发生事故。

参考文献

[1]孙海涛，管春江.励磁整流桥故障分析[J].电工技术.

[2]刘薇.励磁系统中全控整流电路异常波形分析[J].南京工程学院学报，2002（12）.

[3]樊立萍，王忠庆.电力电子技术[M].北京大学出版社.

[4]刘军.经济型小水电励磁装置的研究[D].河北工业大学，2011年.

[5]杨彦杰.交流励磁发电机励磁控制系统的研究[D].河北工业大学，2001年.