张爱斌
内蒙古呼和浩特市土默特左旗金山开发区金山热电有限公司 010110
摘要：在火力发电厂基础设备中，发电机励磁系统是确保电力系统稳定性以及安全生产不可或缺的要素。近十年来，新器件、新技术的涌现以及其在发电领域的重要应用，使得发电机组励磁系统不断完善，设备性能迅速提升。但起励失败、励磁不稳定等常见故障的出现，给火力发电厂设备运维工作带来了一定挑战。本文重点分析发电机组日常运行过程中励磁系统的常见故障，并提出可行的维修方案，以供参考。
关键词：火力发电；发电机组；励磁系统；故障
引言
电力供应对社会经济的发展有突出贡献，在全社会对电能供应量、供应质量提出更高要求的背景之下，火力发电厂的安全生产管理、设备运维等工作也面临新的挑战。对于电力供应保障，严格控制供电源头，做好励磁系统的运维工作，确保其运行的稳定性，是火力发电厂实现安全生产最有效、最经济的管理策略。对此，设备运维人员需明确励磁系统的常见故障类型、故障来源，以及可行的维修措施，完善发电机组检修程序，降低励磁系统的故障率。
1 励磁系统的构成与故障诊断
励磁系统一般指供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备，一般由励磁功率单元、灭磁回路以及励磁控制单元三个部分组成。在发电机组运行阶段，励磁系统的主要作用为满足发电机在不同运行方式下对直流电流的供应需求，维持发电机组的机端电压，同时提高提高整个系统的静态、暂态稳定性[1]。鉴于励磁系统的重要作用，国内外的专家、技术人员围绕系统故障诊断、容错控制等进行课题研讨，并提出了包括模糊故障诊断、信息融合故障诊断、智能体故障诊断、网络化故障诊断等方法，以便运维人员在发现励磁系统故障后，能够及时、迅速地判断故障点、故障来源。例如，模糊故障诊断主要适用于对励磁系统运行状况掌握信息不全的场景，在该方法下，检修人员需要结合既往维修经验与励磁系统故障表现，完全按照其主观判断进行系统故障诊断；信息融合故障诊断是设备诊断与微机技术的有效融合，在诊断过程中，检修人员可依赖微机技术的辅助作用，掌握更加丰富的、与励磁系统运行状态有关的信息，从而更加客观地判断故障类型[2]。从客观角度出发，掌握故障诊断的新技术、新方法，对提高设备维修效率有一定的帮助，但要切实满足火力发电厂生产需求，还需检修人员积极总结以往经验，构建系统故障诊断、检修信息库。
2 励磁系统常见故障类型与解决措施
2.1 发电机励磁电压不能建立
建立励磁电压，是励磁系统正常工作的前提。在启动阶段，若不能顺利建立励磁电压，励磁系统将不能被正常激活，励磁电流也将无法产生。针对这一故障，检修人员需要通过完善的排查程序，明确不能起压的原因。例如，若在使用新设备时出现“不能起压”故障，则需考虑可能与磁化强度不足有关。完善排查过程，对检修效率有保障作用。在发现故障后，检修人员应第一时间查看功率柜等设备的工作状况，排除其他设备引起故障的可能性，再对励磁系统进行全面排查。排查阶段，需检查接线组是否存在正负极反接等错误接线情况，一旦发现异常，应立即进行更正，并做详细调查，避免出现遗漏。
在确定故障原因后，检修人员对不能起压故障进行处理时需要注意以下几点：（1）鉴于励磁系统接线的复杂程度较高，若故障由接线错误引起，在更正接线方法时需要于线头处放置指示牌，并按一定的顺序组织接线，避免再次出现反接、接错现象；（2）在对电阻运行状况进行测定时，需要先断开励磁回路，若不具备断开条件，则应当注意直流电通入方向[3]。设备检修完成后，需要再次按照操作规程检查发电机组的开机状态，复核所有环节，并检查人机界面起励方式是否存在问题。
2.2 发电机转子失磁
发电机失磁是发电机组常见的一种故障，主要指发电机转子失去励磁电流，这一故障不仅会影响到火力发电机组与电力系统之间的同步性，还有可能带来发电机转子温度异常升高等问题，损害设备寿命，威胁到生产安全。因此，检修人员应明确发电机失磁的常见表现，重视日常检修工作，警惕电压降低、定子电流不稳等故障表现，一旦发现失磁迹象，应第一时间组织检修人员做紧急处理，尽快排查出故障点。
针对“发电机失磁”故障的排除，一般采取以下措施：（1）降低负荷，在1.5分钟内将系统的有功负荷降至额定负荷的40%以下，并注意将定子电流控制在额定值范围内；（2）涉及失磁保护动作跳闸时，检修人员需查明动作原因，消除故障，然后再次进行复核，尝试重新启动；（3）将系统调至满负荷状态，并在15分钟内查找出故障点；（4）对于比较复杂的故障，建议停机处理，全面排查故障，避免出现疏漏。
2.3 控制器故障
在火力发电机组中，励磁系统的工况由控制器调节，作为核心控制部分，控制器能够根据机组的机端电压自动调整转子回路中的励磁电流数值，从而满足发电机组的运行需求。一旦控制器出现故障，回路励磁电流的控制将受到不同程度的影响，继而干扰发电机组的正常运作。根据既往检修经验，控制器故障以触发脉冲故障、脉冲放大故障以及DSP芯片故障为主。
触发脉冲故障可细分为脉冲相序混乱、脉冲丢失两种方式，前者可通过更换通道接口板排除故障，继而保证回路正常工作；而后者与检测回路的信号传递有关。对于DSP芯片故障，可初略地将其分为软件故障、硬件故障，并总结两类故障的基本特征。结合既往经验看，硬件故障大多具有不可恢复性，往往需要通过更换芯片来排除故障；软件故障一般表现为运行程序进入死循环，使得励磁系统不能得到有效控制，而软件故障的排除，需要依靠相应模块进行检测，自动生成复位信号，让CPU强制复位，并重新执行运行程序。
2.4 测量回路故障
测量回路的稳定运行，与励磁系统运行数据的收集有着密切关联。从回路运行状况看，同步调理信号故障、PT故障是相对常见的故障类型。PT故障的出现，多与高压侧保险丝熔断、模拟量总线板故障以及DSP故障有关。判断故障是否有保险丝熔断引起，需要检修人员对PT输入端机端电压的平衡性进行测定；调换接线插头进行多次测试，判断总线板是否能够正常工作，是排除模拟量总线板故障的主要方式；对于DSP板故障，一般采取直接更换的方式进行处理。同步调理信号故障的原因主要有以下两点：（1）调理电路掉电；（2）PT断线。除上述两类故障，测量回路配备的各类传感器出现问题，也将影响测量回路的工作状况，阻碍运行数据的采集。针对这一问题，检修人员需要及时查明传感器故障的源头，进行维修或者直接更换传感器，确保测量回路发挥其作用。
3 结语
在发电机组励磁系统日趋大型化的趋势之下，励磁系统故障检修成为设备运维的一大挑战。目前，微机控制理论的发展，智能化诊断理念的引入，以及设备故障诊断相关专家系统的开发，给励磁系统故障诊断提供了新的思路。而对于运维人员，需积极总结既往检修经验，明确励磁系统常见故障、解决方案，为新诊断技术的应用做充分准备。
参考文献
[1] 李学亮. 火力发电厂发电机励磁系统常见故障探究[J]. 数字通信世界, 2020 (01):98.
[2] 邹皖. 火力发电厂发电机励磁系统常见问题及解决方法探讨[J]. 机电信息, 2013(18):45-46.
[3] 王洋. 当前我国火力发电厂发电机励磁系统常见故障分析及对策研究[J]. 百科论坛电子杂志, 2018(021):315.