防止励磁系统整流电路失控现象的解决措施及其原理？

2025-03-10 22:52:58

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回答1：

励磁系统常见故障及解决办法分析

励磁系统是同步发电机的重要组成，是同步发电机励磁电源，从电气量转换角度来看励磁系统及时是一套具有一定容量、输出可调节的直流电源装置。励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流，建立转子磁场，电力系统的电压调节（一次、二次调压）、无功平衡等要求发电机的励磁功率单元有足够的可靠性并具有一定的调节容量。另外，发电机的励磁系统必须能适应发电机的变负荷运行、滞相运行、进相运行、不同功率因数运行、允许范围内的电压和频率变化运行工况。对于电力系统事故，足够的励磁顶值电压和电压上升速度和较大的强励能力和快速响应能力以提高暂态稳定和改善系统运行条件也是对励磁系统的要求。近十多年来，由于新技术，新工艺和新器件的涌现和使用，使得励磁系统得到了不断的发展和完善。在自动调节励磁装置方面，也不断研制和推广使用了许多新型的调节装置。

励磁系统常见故障与应对措施

1、起励失败

起励失败是指励磁系统下达投励指令后，发电机无法建立初始电压的故障现象。由于水轮发电机励磁系统型号众多，参数设置和信号显示也有所差异，就以EXC9000励磁系统为例说明，在10s内机端电压仍低于发电机额定电压的10%，调节器显示屏会报“起励失败”信号。造成起励失败的原因非常多，比较常见的有：

（1）开机检查有疏漏，如功率柜交直流刀闸、起励开关、灭磁开关、PT高压侧刀闸、同步变压器保险座开关等没有合上。

（2）起励回路有故障，如线路松动或元器件损坏。

（3）调节器故障。

（4）采用“残压起励”模式，而转子侧剩磁不够。

（5）新手操作生疏，按压起励按钮时间太短，不足5s。

解决办法：

（1）严格按照程序检查开机状态，复核所有环节，避免疏漏。

（2）细心观察，如怀疑起励回路故障，通过观察起励接触器动作、吸合声响判断，无声响可能是回路故障；若是调节器故障，可观察调节器I/O板第9号开关输入指示灯是否常亮，灯不亮依次检查接线和上位机指令是否发出。

（3）设备检修后，检查人机界面起励方式是否合适，通过调整起励方式或更换通道重新开机。

（4）维护检修后的故障，不少是先前操作留下的，耐心回想一下曾动过什么就能发现一些苗头，如转子与励磁输出的电缆是否接反了。

2、励磁不稳定

发电机运行过程中，励磁波动过大，例如励磁系统运行数据增大，但有时又正常，无规律可循，并且仍可以进行加减磁的调节。

可能原因是：

（1）移相脉冲控制电压输出不正常。

（2）环境温度变化以及元器件受到振动、氧化等影响出现故障。针对第1种原因，应先检查励磁电源是否正常，应分别检查给定值和经适配单元处理后的测量值（发电机电压或励磁电流）是否正常。对第2种原因，利用示波器观察整流波形是否完整，再用万用表检查可控硅性能是否正常，线路焊接状态和元器件特性发生变化就会出现此类故障，平时应加强维护和调试并及时更换有问题的元器件，可降低此类故障发生几率。

3、灭磁不正常

水轮发电机组与电网解列后，灭磁装置要将励磁装置中的剩磁尽快衰减。灭磁方法有逆变灭磁、电阻灭磁等。逆变灭磁失败的原因有回路原因、可控硅控制极故障、交流电源异常、逆变换相超前触发角角过小等。而EXC9000励磁系统有时会出现灭磁开关多次合闸不成功的故障，其主要原因是直流磁场断路器开关卡涩引起的。由于EXC9000采用了ABB公司的直流磁场断路器，该断路器分闸回路与合闸回路通过机械连杆闭锁，在分闸不到位的情况下，无法通过操作按钮正常合闸。而合闸拒动的原因多半是机构内积灰和弹簧拉力减小，因此解决办法是加强日常维护，定期清理设备内的灰尘，再对灭磁断口、灭弧栅等部位涂抹导电膏，以防止机构卡涩。

4、励磁变压器相序不正确

励磁系统对可控硅同步信号的要求非常严格，励磁变压器相序、相位都不能弄错。某水轮发电机调试过程中，成功起励、建压后，继续增磁时发电机过压，灭磁开关跳开，经检查确认是励磁变压器接线有误。原来该励磁变压器采用Y/△11接法，输入端三相电缆接线相序为C、B、A，安装人员误以为输出端的相序也必然为C、B、A，忽略了该励磁变压器采用Y/△11接法的要求。按照要求调整输出端的接法，励磁系统也就恢复正常了。另一个例子是调试励磁系统时，由于A、C相反接，虽然励磁装置升压、并网都正常，但不能实现软起励，发电机升压太快，而在调整接法后故障消失，这是因为相序错误导致可控硅触发脉冲与其阳极电压不同步所致。采用示波器、相序表和万用表可查出此类错误。采用万用表的方法是检测母线与励磁变压器输入端电压差，同相电压差应为零。

5、其他常见故障

一般微机励磁装置，出现故障时调节柜显示屏上会有故障警示，仍以EXC9000为例，冷却风机故障显示“1#（或2#）功率柜风机电源故障”，电压互感器PT断线会显示“1（或2）PT故障”，REC站通信故障显示“REC1（REC）2站通信故障”等，按照信号提示检查一般都可以发现故障根源，进而消除故障。风机故障的原因包括风压限位开关损坏、交流进线电源消失、过流保护的固态继电器损坏、风机接线松动或损坏等，其中以风压限位开关损坏原因居多，不论哪种原因适当准备一定数量的备件都是必要的。

PT断线故障原因可能是PT回路二次接线松动、PT高压侧保险丝熔断及模拟量总线板、调节器DSP板故障等，一般以外部接线松动原因居多，所以应先排查外部原因，再考虑内部器件问题。REC站通信故障主要原因有通信故障、智能板保险松动或损坏、智能板损坏等，如果是通信故障只需复位智能板并重启程序就能消除故障，而智能板损坏应更换同型号备板。

回答2：

同步发电机要用直流电流励磁。发电机的基本原理就是：旋转磁场掠过绕组，在绕组中产生电动势，从而发出电力。而旋转磁场就是励磁电流通过转子而产生的，所以励磁对于发电机非常重要，对于一般发电机而言，没有励磁就不能发出电力，无论励磁是永磁还是电磁。在以往的他励式同步发电机中，其直流电流是有附设的直流励磁机供给。

一、发电机的原理及励磁系统的由来

1、发电机的工作原理

大家都知道发电机的工作原理是利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理，将原动机的机械能变为电能输出。同步发电机由定子和转子两部分组成。定子是发出电力的电枢，转子是磁极。定子由电枢铁芯，均匀排放的三相绕组及机座和端盖等组成。转子通常为隐极式，由励磁绕组、铁芯和轴、护环、中心环等组成。
转子的励磁绕组通入直流电流，产生接近于正弦分布磁场（称为转子磁场），其有效励磁磁通与静止的电枢绕组相交链。转子旋转时，转子磁场随同一起旋转、每转一周，磁力线顺序切割定子的每相绕组，在三相定子绕组内感应出三相交流电势。发电机带对称负载运行时，三相电枢电流合成产生一个同步转速的旋转磁场。定子磁场和转子磁场相互作用，会产生制动转矩。从汽轮机输入的机械转矩克服制动转矩而作功。

发电机可发出有功功率和无功功率。所以，调整有功功率就得调节汽机的进汽量。转子磁场的强弱直接影响定子绕组的电压，所以，调发电机端电压或调发电机的无功功率必须调节转子电流。发电机的有功功率和无功功率几何相加之和称为视在功率。有功功率和视在功率之比称为发电机的功率因数（力率），发电机的额定功率因数一般为0.85。供给发电机转子直流建立转子励磁的系统称为发电机励磁系统。

2、发电机励磁系统由来

供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。

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