同步发电机静止励磁装置的故障分析与处理

摘 要：近年来，社会经济飞速发展，为了满足工业生产以及人们日常生活用电需求，我国加大了电力系统建设力度。而影响电力系统稳定运行的因素相对较多，同步发电机静止励磁装置作为电力系统内部的重要设备，其一旦发生故障就将降低我国电力系统的稳定性。鉴于此，本文首先对可控硅静止励磁装置原理进行了简要分析，并对同步发电机静止励磁装置常见故障与处理措施展开了详细地探讨，希望对我国相关领域的全面发展起到促进作用。

关键词：同步发电机；静止励磁装置；故障分析；处理

中图分类号：TM343 文献标识码：A

一、可控硅静止励磁装置原理

本文在对可控硅静止励磁装置原理进行分析的过程中，以自并励励磁系统为例进行了分析。发电机在系统内部是产生励磁功率的主体，直流电流在被提供给转子的过程中，需要对三相可控硅整流桥和整流变压器进行应用，其中直流电流具有可调节性，在这种情况下，就可以促使自并励励磁得以实现。

单机运行是发电机组运行过程中的主要状态时，电流的大小就可以被励磁系统转变，此时恒定的电压就会产生于发电机端。具体调节流程为：在增大发电机负荷时，会增强电枢反应，此时就会导致下降的现象产生于机端电压中，在对电压互感器进行应用的过程中，可以有效传递机端电压，促使其向检测放大单元流动，在比较这一电压与给定电压时，就可以获取一个偏差信号，将这一信号进行放大处理，就会促使控制电压信号产生，在对移相进行输入的过程中就可以对单元进行触发，脉冲相位将被移相触发，在增大控制电压信号时，将其向前移动，就可以减小控制角，增大可控硅桥输出，此时随之增大的还有励磁电流，同时提升了发电机端电压，最终促使自动负反馈调节在电压中实现。如果减小发电机负荷，那么将产生同上述相反的调节过程。

并网运行是发电机的主要状态，无功功率在发电机输出过程中的大小可以被励磁装置进行有效地调节，在这一过程中电压在系统中的稳定性将有效提升。同时，要想促使安全运行的状态产生于发电机组中，应将空载低频保护、欠励限制、空载过电压和过励限制设置在励磁系统中。

二、同步发电机静止励磁装置常见故障与处理措施

（一）整流变压器高压熔丝熔断

故障表现：若熔丝熔断现象产生于整流变压器高压侧中时，将导致原边缺相现象存在于变压器中，由于一定的变化产生于变压器副边中，严重破坏了同步关系，此时调节器的功能将丧失，那么就会促使失控状态成为可控硅的主要状态，大幅度的下降现象开始在整流桥输出中形成。

处理措施：一旦上述问题产生，发电机将无法机械正常运行，工作人员必须在设备断电的基础上，对熔丝进行更换。

（二）发电机并网运行时无功波动大

同步发电机处于并列运行状态下，一定的变化就会产生于电力系统无功负荷中，那么无功负荷将在各机组间被重新进行分配。如果调差系数在自动调节励磁装置中得到调整，那么合理地分配将产生于无功负荷中，此时合理的分布也是无功潮流的主要状态，最小的损耗将在电网中形成。

从励磁系统工作原理的角度出发，要想实现有效的机组运行，必须满足以下条件：第一，正调差系数在发电机机端并列运行中应保持一致，为无功负荷的合理分配奠定良好的基础；第二，发电机在负调差系数状态下可以并列运行于高压母线上，此时必须对变压器进行应用，但是其不可以并列运行于机端。

故障表现：并网现象在发电机中形成以后，一定无功负荷会产生于发电机中，在不断波动的系统电压下，非常灵敏的无功调节会产生于机组中，此时频繁的摆动会在功率因素表、无功功率表和励磁电压表中形成，同其他并列机组相比，其拥有更大的变化幅度，那么就充分说明不合理的整定存在于励磁装置的调差率中。

处理措施：在发生上述问题时，应首先对发电机进行检查，对正负调差进行确定，即促使0档为调差波段开关的位置，促使发电机并网，并保证无功负荷存在于发电机中，在少带有功的基础上，将1档或2档设置为波段开关位置，如果下降的无功负荷现象产生于发电机中，那么说明其处于正调差，反之则为负调差。如果机组在机压母线上并联，应对正调差进行应用，否则将导致频繁的变化产生于无功中，且幅度也相对较大，严重威胁机组安全运行。如果经过检验，确定其为负调差，必须马上进行停机处理，并对调差电流互感器极性进行更改；如果经过检验，确定其为正调差，那么在相同的情况下，应促使调差系数在电机中增大，从而合理地分配运行机组的无功。

（三）单相可控硅击穿

故障表现：如果某相可控硅击穿，在对负反馈控制原理进行应用的过程中，应保证励磁电流不发生改变，促使恒定的现象产生于无功和电压中。在这一过程中，控硅全开通可以在故障相中实现，此时如果108°为控制角的度数，会产生最小的故障整流桥输出，同时维持较高的励磁电压。此时控硅一直导通会在故障相中产生，若将控制较设置为108°，励磁电流将不再受调节器控制，其值将远远高于额定励磁电流，而不对称的现象将产生于整流桥交流侧三相电流中，同时直流分量较大，此时剧增的现象会在励磁变压器激磁电流中形成，在饱和的铁芯背景下，将对高压绕组绝缘造成威胁，甚至导致设备被烧毁。发电机强励是在三相半控桥一相可控硅击穿的基础上产生的，此时将导致异常增大的无功电流、机端电压和励磁电流产生于发电机中。如果迅速熔断现象产生于快速熔断器中，将导致可控硅退出工作，励磁电流会再次受调节器控制，由于自动调节是调节器的主要功能，此时将降低控制信号，那么就会促使开放角在两相可控硅中自动增大，那么发电机励磁电流不变或者产生一定程度的下降以后，此时将导致不平衡的现象产生于整流变压器付边三相中，其中一相过载，那么无功负载将在发电机中降低。

处理措施：提升可控硅器件质量并将其正确应用于整流桥中至关重要，同时在对过电压进行限制的过程中，应对阻容吸收装置进行装设。将快速熔断器应用于硅二极管和可控硅元件中，可以发挥短路保护的作用，在这种情况下，快速熔断器在击穿时将迅速熔断，确保故障元件退出工作，同时在对熔断器进行装设的过程中，可以对回路进行有效监视。选择整流桥、励磁变压器时，应保证裕度充足，这样一来，设备就不会在不对称运行状态下被烧毁。

结语

综上所述，同步发电机静止励磁装置在运行的过程中，很容易发生整流变压器高压熔丝熔断、发电机并网运行时无功波动大和单相可控硅击穿等故障，严重影响电力系统运行稳定性，因此，相关工作人员必须有针对性的采取有效措施，加大对这一装置故障的处理力度，最终为提升电能输送可靠性奠定良好的基础。

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