励磁系统故障处理

摘要： 本文通过对此次励磁系统故障的分析与维修，充分了解励磁系统与励磁系统结构，了解了励磁系统线路控制元件功能结构和工作原理，学会如何去处理这些问题，以及及时控制防止的发生类似的故障。

Abstract： Through the analysis and maintenance of the excitation system failure， this paper fully introduces the excitation system， structure of excitation system， the excitation system function structure and working principle of the circuit control components， expounds how to deal with these problems and timely control and prevent the occurrence of similar failures.

关键词： plc控制器；碳刷；励磁电压；调节器

Key words： plc controller；brushes；excitation voltage；regulator

中图分类号：TM312 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）14-0030-02

0 引言

本水电站水轮发电机型号为SFWJ630-6/990，励磁机型号为IFLW3-22/36，是交流无碳刷励磁机。于2002年投运行。我们于上午9点接到了开机命令，巡视和检查一切正常，于是正常开机。做好准备工作，启动开机，开机过程中发现励磁电压不稳定，励磁电压总是在100-200v之间摆动，不能达到额定电压，停机检查，并无异常现象。再次开机，又出现同样的故障，并且发现交流励磁机中出现环形火花。于是停机做故障处理。根据上述故障现象初步判断：①励磁机故障。②励磁系统元器件故障。③调节器出现故障。④PLC S7-200故障。鉴于此，笔者结合工作实践，对故障进行逐一分析，并提出解决对策。

1 励磁机故障

首先对交流励磁机进行处理，由于交流励磁机出现火花，可能导致励磁电压不稳定，所以励磁电压达不到额定值。由交流励磁机是旋转电枢式和发电机的转子绕组即磁场绕组是同轴的，所以交流励磁机电枢和发电机励磁绕组是同步的，交流励磁机电枢中产生的电流经过整流以后送入到发电机转子中。所以对励磁机的绕组进行绝缘测量判断是否有烧损或者接地。检查发现励磁机绕组绝缘良好无任何问题。因为在开机过程出现了火花现象。出现火花的情况大概有两方面的原因：①电磁方面，主要是换向不良引起的。励磁机的电枢绕组元件，从一个支路经过碳刷进入下一个支路，电流从一个方向比变成另一个方向，线圈和碳刷相连时进入换向过程。②机械方面的原因，机械方面的原因就比较多了，整流片间云母突出，碳刷接触不好，整流子不清洁，等等很多情况。在测量过程中发现励磁绕组上有尘土。及时用风压机进行低压风进行清洁处理。然后进行开机测试。开机后发现励磁机的火花消除，但是励磁电压仍然达不到额定电压，所以排除了排除励磁机故障问题。

2 励磁系统元器件故障

逐一检查励磁系统线路元器件是否损坏。从接触器开始到各个的线路进行检查每个继电器线路逐一检查继电器，没有异常情况。并对线路上的继电器进行清洁处理，避免杂质造成接触不良而导致励磁电压建立不起来。再分别其它元器件，元件电阻，电位器，滤波器等分别检查，发现励磁系统进行交流励磁工作的波形图存在有时不正常。可能是可控硅出现故障造成波形图出异常，然后拆除可控硅对其进行触发实验，实验检查可控硅没有问题，可能是可控硅物质的接触面基础不良造成的，对其接触面进行清洁处理，并从新安装，进行波形检测，发波形图都回归正常工作波形。再次进行开机检测发现开机励磁电压依然建立不起来，问题依然存在。排除了线路上的元器件损坏的原因。

3 调节器故障

调节出现故障原因比较多，有调节器电源故障、调节脉冲故障、调节其硬件故障等等，下面我们进行逐步检查。

①是否是调节器电源故障。对调节器电源A/B套的微机电源输出进行检测，发现A/B套的微机电源输出正常，无异常现象。

②并检查调节器插件没有正确插入或接线端子排松动。各插件对应的接线端子并无松动现象。

③检查进入开关量总线板的同步信号是否正常，同步信号是否没有输入调节器。经检查同步信号并无异常。

④是否可控硅脉冲信号消失，经检查，一切正常。

4 PLC S7-200 故障

第一阶段：输入刷新阶段程序开始时，监控程序使机器以扫描方式逐个输入所有输入端口上的信号，并依次存入对应的输入映象寄存器。输入分为数字输入和模拟输入，读取输入数字量输入：每个扫描周期从读取数字量输入的当前值开始，然后将这些值写入到过程映像输入寄存器模拟量输入：除非启用了模拟量输入过滤，否则，S7-200在正常扫描周期中不更新来自扩展模块的模拟量输入。

第二阶段：程序处理阶段。所有的输入端口采样结束后，即开始进行逻辑运算处理，根据用户输入的控制程序，从第一条开始，逐条加以执行，并将相应的逻辑运行结果，存入对应的中间元件和输出元件映象寄存器，当最后一条控制程序执行完毕后。在程序或中断程序的执行过程中，立即I/O指令允许您直接访问输入与输出。

第三阶段：输出刷新阶段。将输出元件映象寄存器的内容，从第一个输出端口开始，到最后一个结束，依次读入对应的输出锁存器，从而驱动输出器件形成可编程的实际输出。一般地，PLC的一个扫描周期约10ms。在程序结束时，S7-200将数据从输出映像寄存器中写入把输出锁存器，最后复制到物理输出点，驱动外部负载。程序执行过程详见图3。

依次检测更换输入输出模块，A/D，D/A转换模块，数据传送模块，位控模块，数据网络模块，没有发现异常，拆除S7-200励磁系统上软件控制接口，手动电升压降压，可以正常建立励磁电压，CPU核心模块上出现故障，更换CPU模块，问题得到解决。

参考文献：

[1]刘忠源.同步电机可控硅励磁系统[M].河南：华北水利水电学院，1987.

[2]西门子公司.s7-200可编程序控制器系统手册[Z].西门子公司，2003.

[3]任振辉，马永鹏，刘军.电气控制与PLC原理及应用[M].水利水电出版社，2008.