关于火力发电厂发电机励磁系统故障的研究探讨

摘 要：在当前的火力发电厂中，发电机励磁系统是最常出现故障的一个系统，所以需要相关人士对其自身的结构以及作用进行充分的掌握，这样才能对经常出现的问题加以有效的解决。本文主要针对一些常见的故障进行了总结，并且提出相应的解决方法，希望可以对今后的电力稳定发展起到积极的意义。

关键词：火电厂；发电机；励磁系统；常见问题；解决方法

在我国的日常生活中不能离开电力的支持，电力的稳定供应才是实现社会发展的首要前提条件。因此本文主要对电力发电过程中励磁系统常见的故障进行了分析，并且找出有效的解决方法。在火力发电厂的运行中，发电机、汽轮机以及锅炉是主要的设备，这三种设备协调合作才能产生电能。励磁系统的出现，主要目的是为了能够让发电机在正常的状态下得到运行，因此在我国当前的电厂工作中具有至关重要的作用，一旦励磁系统出现故障，就会直接影响到运行的安全，所以本文主要以某机组的电机励磁系统为例，展开了详细的分析。

1 励磁系统的基本构造及其作用

1.1 基本构造

首先，励磁系统是要将机械能以及其他能量转化为电能的一个过程，在转化时，就必然会需要在直流磁场中进行同步的转化，在发电机的作用下，直流电流就会产生直流磁场，这样一来，就形成了励磁系统，在提供直流电量的过程中，主要可以分为三种类型，一种是使用直流发电机进行供电，另外一种是使用交流发电机进行供电，还有一种是使用无励磁机进行供电，最后一种方式主要是指并没有专门的在励磁方式中设定一个励磁机，发电机自身就能产生的励磁电源。这种方式也被称作是自励式的静止励磁。在这其中，又具有两种类型，一种是自并励，另外一种是自复励，前者的主要特点在于便于维护，具有十分简单的结构，并且也不需要过多的投资就能得以实现。后者主要是通过电压源以及电流源的叠加形成的一种方式。常见的方式还是自并励的励磁方式。

1.2 励磁系统在火力发电厂中的作用

在励磁系统的控制下，整个系统可以分为两部分，一部分是功率的输出，另外一部分是控制，前者的主要作用是在发电机周围形成一种直流的磁场，这样发电机就能得到更加安全的运行。要想判断发电机是否得到稳定性的运行，主要是看励磁系统的工作状态，笔者认为可以从以下四个方面进行分析。

首先是电压控制，在励磁系统中，电压控制的主要作用是将发电机端的电压进行设定，确保系统在正常的状态下得到顺利的运行。如果发现机组的负荷出现较大的变化，那么励磁系统就能自动对系统的电流大小进行调节，这样电压就能维持在稳定的水平上，由此实现发电机的正常工作。其次是无功分配。也就是说在励磁系统运行的过程中，必须要确保整个发电机组的无功功率处在一个平均分配的环境中，对系统进行有效的调节，同时对于发电机组的电流也能进行更加高效的控制，要想满足系统应用的要求，就必须要对电流、功率以及其他的相关参数进行约定。第三是要保证电力设备能够安全的运行，并且对其进行合理的维护，因为在系统正常运行的过程中，可以保证系统处在一种静态稳定的状态之中，一旦出现短路的现象，也能及时的将故障加以切除，并且尽快的将电压调节在合理的范围之上，保证电力设备能够更加安全的运行。第四，如果没有励磁系统，电力的稳定性很难得以实现，这就需要在装置的自动调节系统下，对所产生的短路故障加以自动恢复，保证电压的正常运行，发电机的启动条件也因此得到进一步的完善。

综上所述，在发电机安全运行的过程中，离不开励磁系统的帮助，所以在今后的火力发电厂中，要想实现更快更好的输出电力能源，就要对励磁系统进行严格的约束，在满足条件的基础上才能实现迅速、可靠等一系列的特点。

2 励磁系统中常见的问题与解决方法

2.1 发电机无法起压

如果励磁系统中缺少剩磁，那么就不能在系统中建立起相应的励磁电压，通常在新安装的发电机中经常出现这样的问题，其中只含有很少一部分剩磁，所以在短时间内就会消失，发电机也因此就不能达到起压的效果。在发电机维修的过程中，如果接线出现错误，那么当再次对发动机进行启动的过程中，剩磁方向与磁通方向正好相反，因此电压也就不能建立起来，这样所引发的结果是原本就很少的剩磁出现消失的迹象。通过对直流电进行实验的过程中，如果在测定直流电阻以及对自动励磁进行调整的过程中，励磁回路没有在第一时间断开，那么在此基础上施加直流电流，也会产生方向相反的情况，只要方向相反，那么剩磁也就会因此而消失。

针对上述的故障，笔者认为最好的方法就是要及时对发电机进行检修，尤其是要关注励磁回路的连线是否正确，在进行检修的过程中，需要事先在线头上挂一个指示牌，以防止出现回路的现象。同时，对于电阻的检测实验中，还应该及时的切断回路电流，当完成检测时，再将其重新安装起来。在不能断开的情况下，则应该确保直流电与励磁机具有统一的正负方向，检查相关发电机的功能是否正常。

2.2 汽轮发电机转子两点接地

在发电机运行过程中，当滑环绝缘、转子槽口绝缘、引线绝缘损坏，转子铜线变形严重和端部积灰严重等情况发生时，汽轮发电机组转子有可能出现一点接地的事故。一点接地事故发生时，机组尚可以继续运行，但是当励磁系统或者转子绕组回路中的任何一处有两点接地出现时，发电机的断路器就会跳闸。因此，为保证机组的正常运行，在发生一点接地时就必须迅速查找接地点并及时消除。励磁系统或者转子绕组中回路的任何一处有两点接地出现时，就会有发电机盘上相应提示光字牌亮，励磁（转子）电流剧烈升高，发电机无功功率减小、功率因数可能进相，发电机剧烈振动，转子、定子电压减小以及校正器电流增大等现象出现。

由以上现象可以看出，励磁系统或者转子绕组中回路两地接地危害很大，因此当有一点接地发生时，就需要及时查找故障点并设法消除。为了防止励磁系统和转子绕组发生两点接地故障，应该在发电机励磁回路中安装绝缘监察装置，并且定期对运行中发电机的励磁回路绝缘电阻进行测定，有一点接地出现就及时消除。

2.3 发电机失磁

发电机失磁是指发电机在运行过程中由于失去励磁电流致使转子磁场消失的现象，发电机失磁往往都是因为励磁系统发生故障导致的。发电机失磁故障出现时会伴随以下现象：转子电流表指针指向0（发电机转子回路断开）或接近0（励磁回路开路，有剩磁残留）的位置，校正器电流增大；定子电流显著增大并摆动；发电机端电压及母线电压较小并摆动；无功表指示到负值区域，有功表指示降低并摆动；转子电压表指示异常；功率因数进相；汽轮机转速增大、频率略有增加等。

当发电机容量在电网中所占比例比较大的情况下，发电机失磁后会造成电网电压严重降低，甚至导致电网失步振荡及电压崩溃，造成大面积停电事故的发生，此时失磁发电机需要立即与电网解列，并进行停机检查。在发电机容量在电网中所占比例较小的情况下，当电网可以供给失磁发电机所需的无功功率而不至使电网电压降低过多时，失磁发电机可不必立即与电网解列，允许在一定条件下进人异步运行，但一般不能大于30min。

结束语

总而言之，要想让发电机组在安全稳定的环境中运行，首先需要考虑的问题就是励磁系统是否存在一定的故障，只有充分发挥其自身所具有的作用，每隔一段时间就进行检修，在出现问题时要在第一时间进行处理，这样才能从根本上解决问题，相关电力工作者需要明确自身的职责，做好检查工作，以实现我国电力更好的发展。

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作者简介：王袁超（1986-），男，毕业于哈尔滨理工大学自动化专业，现从事发电集控运行工作，助理工程师。