柴河水库发电厂是水库主体工程的重要组成部分, 为坝后式电站。电厂现有三台机组, 总装机容量为7030kW, 设计年发电量1600万千瓦时, 其中一号机组为立式机组, 装机容量3200kW, 发电设计水头为30.5M, 最大水头43M, 最小水头24.4M, 发电设计流量12.6M3/S, 水轮机型号为HL240-LJ-140, 发电机型号为TS325/36-20, 额定机端电压为6.3kV, 励磁方式为直流励磁机励磁。
2012年4月25日, 该台机组在启机过程中, 机组达到额定转速之后, 手合灭磁开关, 准备进行手动准同期操作, 发现机端未建起电压, 且手动调整时无法升压。
该机组励磁系统图如图1所示, 当机组启动后, 励磁机转子线圈切割励磁机主磁极的剩磁使线圈产生电动势, 即电刷间产生电压, 此电压又向励磁机磁极线圈送入直流电流, 使剩磁磁场加强, 此时若发电机灭磁开关 (FMK) 在合闸位置, 则改变磁场变阻器 (RCB) 的阻值, 可以改变发电机转子电流, 从而改变发电机定子输出电压, 即机端电压。
由于启机时, 自动励磁调节装置在切除位置, 所以, 在故障排查时, 首先将励磁调节回路排除掉, 集中精力做好励磁主回路的排查以及确认励磁机是否剩磁消失。
由于启机后机端无电压, 所以首先检查了励磁电压互感器的一次及二次保险, 经查, 二次保险完好, 一次保险B相阻值偏大, 经处理后, 观察机端电压表指示不足1kV, 励磁盘柜上的励磁电流表数值为0A, 转子电压10V, 转子电流8A, 与平时启机时候相比, 数值均偏小。但机端能够已经能够建起电压, 可以排除剩磁消失的原因, 重新手动调整机端电压仍无法升高。
在春季检修时更换过转子回路电缆, 怀疑工作时误动励磁回路或者不慎造成磁极绕组线路损坏, 于是停机检查励磁机引线, 未发现断线及磁极正负极反接等现象, 但检查整流子电刷压力时, 发现有两组电刷刷辫有电, 用万用表检测, 电压达到40V。此时励磁机已经停止旋转, 从理论上来讲, 已经不存在切割磁场产生电动势的可能, 经分析觉得这样现象只有一种可能的原因, 即从其他回路感应而来, 于是更加细致的检查励磁机接线。这时候发现转子一点接地回路的碳刷从大轴位置脱落, 将其位置回复后, 励磁机整流子电刷电压消失, 当时没做更多分析, 以为已经找到故障原因, 又启机调试, 发现依然无法调整机端电压。
在确定不是励磁机本身故障之后, 这时开始重新把思路放在励磁主回路中, 在细致分析故障现象后, 机端电压可建立, 但不可调整, 此时开始怀疑是磁场变阻器本身出现了问题, 图2为厂内所用磁场变的示意图。
该变阻器是由绕制电阻和抽头控制回路组成, 机组停机后, 自动复归到一个阻值比较大的位置, 启机后, 控制伺服电动机旋转, 滑动抽头逆时针旋转, 电阻阻值减小, 励磁电流加大, 不断升高机端电压。此时将磁场变阻器抽头线路断开, 测量变阻器阻值, 与铭牌所示10.5Ω一致, 调整抽头位置, 阻值没有丝毫改变, 至此, 终于可以确认故障点即为磁场变阻器的调整抽头与公共端引线开路, 造成无论如何调整, 可调电阻阻值均不改变, 启机时, 观察到的磁场变阻器的空载位置也失去意义, 机组最初建立的机端电压也比历次开机时候的电压低。在确认了故障点后, 将滑动抽头与公共端短接, 调整抽头位置, 电阻值平滑变化。启机运转试验, 机端调整升压恢复正常。至此, 该台机组励磁故障分析处理完毕。
在此次励磁系统故障的分析处理过程中, 首先是确认故障点时候走了弯路, 由于春检时励磁回路有过检修, 所以先去排查励磁机。而检查过程中, 又出现了整流子电刷有电的问题, 既是发现新问题, 也将排查思路引入歧途。在这些工作做完之后, 才细致的分析故障现象, 最终找到了故障点并有效的解决。这种直流励磁机励磁方式是比较早期的技术, 从多年运行情况看, 故障率高, 元器件购买困难, 安全隐患大, 应尽早实施改造。
摘要：本文主要阐述了柴河电站一号机组一次励磁系统故障的分析与处理过程, 励磁系统是同步发电机的重要组成部分, 励磁系统特性对同步发电机运行性能有重要影响, 而早期的直流励磁机励磁方式由于自身缺陷, 容易出现故障, 故障排查困难, 影响安全生产及经济运行。
关键词：励磁系统,故障,处理,分析,磁场变阻器
[1] 程远楚.中小型水轮发电机励磁装置[M].中国电力出版社, 2007.
推荐阅读：
水轮发电机组运行知识07-02
光伏发电行业分析报告06-26
生物质能发电行业分析09-12
发电机的检测与维修09-13
2024年中国新疆风力发电行业全景调研与投资战略报告07-28
风力发电机组检修09-19
发电机组日常维护规程09-06
柴油发电机组运行规定09-28
垃圾发电09-07
发电厂09-12
