程大帅
华能吉林发电公司九台电厂，吉林 长春 130000
摘 要：供给同步发电机励磁电流的电源与其附属设备称为励磁系统。励磁系统直接影响发电机的运行特性，励磁系统的可靠性影响着发电机及电网的安稳运行。笔者近几年身处励磁系统检修维护一线，现对工作中遇到的数例励磁系统故障消缺方法做一探讨，供励磁维护人员参考。
关键词：励磁系统、故障、维护。
给同步发电机励磁电流的电源与其附属设备称为励磁系统，其一般有励磁调节器和功率单元两个主要部分。励磁调节器根据给定的调节准则和输入信号控制功率单元输出直流电流，向发电机转子提供励磁电流。
一．励磁控制系统的主要作用
1. 维持发电机或其他控制点电压水平是励磁控制系统最主要的任务:
第一，能保证发电机运行经济性。发电机在额定电压值附近运行是最经济的。若发电机电压下降,则输出相同功率所需定子电流将会变大,导致损耗增加。规程规定大型发电机运行电压不得低于额定值的90％；当发电机电压低于95％时，发电机应限负荷运行。
第二，保证电力系统运行设备安全。电力系统运行设备有其额定运行电压和最高运行电压，所以发电机运行规程规定大型同步发电机运行电压不得高于额定值的110％。保持发电机电压在合理水平是保证发电机及电力系统设备运行安全的基本条件，这需要发电机励磁系统在大扰动后的稳态下仍能保证发电机电压在容许水平上。
第三，提高维持发电机电压能力与提高电力系统稳定能力二者在许多方面是一致的。励磁系统对发电机静态稳定、动态稳定和暂态稳定的改善有显著作用，简单、经济而且有效。
2．并联运行机组无功功率合理分配需要励磁系统
发电机端电压的调差率影响着并联运行机组无功功率的分配。多台有差调节的发电机并联运行时，按调差率大小分配无功功率。调差率大的机组分配到的无功少，调差率小的机组分配的无功多。
3、 提高电力系统的稳定性
（1）励磁控制系统对静态稳定的影响
如果励磁调节器具有更高的电压放大倍数和更良好的性能,能在负载变化中维持发电机电压为恒定值,此时的外功率特性曲线能具有更高的斜率。
同步发电机的静态稳定能力提高，其相应系统传输功率的能力也会得到提高。
（2）励磁控制系统对暂态稳定的影响
提高暂态稳定性有两种方法：减小加速面积或增大减速面积。其中增加减速面积的有效措施是在提高励磁系统励磁电压响应比的同时提高强励电压倍数,使故障切除后的发电机内电势上升迅速,进而增加功率输出,从而达到增加减速面积的目的。
（3）励磁控制系统对动态稳定的影响
电力系统的动态稳定性问题可以思考为电力系统机电振荡的阻尼问题。励磁控制系统自动电压调节作用能造成电力系统机电振荡阻尼变弱甚至变负。因此提高电压调节精度的要求和提高动态稳定性的要求是不相容的。
但是我们可以在励磁控制系统中增加其它控制信号来协调电压调节精度与动态稳定性二者间矛盾。该控制信号提供正阻尼作用，使整个励磁控制系统提供出正阻尼，而使动态稳定极限水平达到或超过静态稳定水平。
可见励磁系统的可靠性对发电机和电网的安稳运行有很大影响。
二．励磁系统常见消缺方法探讨
笔者近几年身处生产一线对南瑞电控NES5100励磁系统进行维护、检修，现针对工作中遇到的励磁系统常见缺陷消缺方法做一探讨，供设备维护人员参考。以尽快恢复故障设备运行，保证机组安全稳定。
1.2018年8月，某厂1号机励磁调节器工控机汉语界面程序弹出“励磁客户端：（MICROSOFT）（ODBC Microsoft Access Driver)不能更新，当前正在被机器‘OEM-21EVEBNDXTK’上的用户‘admin’锁定”界面。
弹出此对话框后维护人员鼠标点击对话框下‘确认’按钮，汉语界面程序随即被关掉，需重新点击CLIENT进入汉语界面程序。
维护人员分析该情况可能源于励磁系统汉语界面程序版本异常，遂巡查工控机文件，发现opcconfig文件夹内opc.mdb数据库文件大小较早期变大，同时录波记录文件数量增多；于是用早期备份的原opc.mdb(574KB)覆盖现opc.mdb(7188KB)文件，并将无用录波记录文件删除，之后重新进入汉语界面程序；后期观察该故障不再发生。可见，随着录波记录文件数量的增多，opc.mdb文件大小会过大，进而引起汉语界面程序异常。
由此可见，我们在励磁系统维护过程中，要注意监视opcconfig文件夹内opc.mdb数据库文件大小并定期删除无用录波记录文件，以保证汉语界面程序稳定运行。
2.2018年9月该励磁调节器在每日00时00分后30秒左右汉语界面程序会弹出“运行时错误‘-2147467259 （800040005）’：【Microsoft】【ODBC Microsoft Access Driver】所有记录中均未找到搜索关键字”，弹出此对话框后维护人员鼠标点击对话框下‘确认’按钮，汉语界面程序随即被关掉，需重新点击CLIENT进入汉语界面程序。
经过与南瑞电控公司技术人员沟通分析，技术人员建议将该励磁调节器汉语界面程序由2.1版本升级为3.0版本，后期观察该故障不再发生。
由此可见，我们在励磁系统维护过程中，要注意跟踪南瑞电控公司汉语界面程序软件版本的更新，以排除其版本bug对励磁系统的影响。
3.2019年1月，某厂#2机组南瑞电控NES5100励磁调节器汉语界面程序报B套通讯故障，维护人员检查通讯网线未见异常，小心更换网线并处理通讯交换机未果。维护人员怀疑该现象可能是由外部干扰引起。通过查阅相关资料，维护人员认为该现象有可能是由二次电流、二次电压输入有干扰引起。
针对该情况，后期该机组停机时，维护人员用较大值电容更换励磁调节器模拟量板原定子电流抗干扰电容与原定子电压抗干扰电容。更换后将模拟量板回装，巡查励磁调节器汉语界面程序显示无异常；因模拟量板采样模块有变动，后进行采样试验，试验发现励磁调节器在模拟量板更换抗干扰电容后采样无异常，功能正常，后期励磁调节器顺利投入使用。
机组运行后观察该NES5100励磁调节器未再出现过同类故障。可见采用较大容量抗干扰电容能有效抑制外部干扰，进而减少励磁系统通讯故障。
4. 2017年11月，某厂#2机组汽轮机定速3000转，运行人员操作#2机组灭磁开关合闸，机端电压正常升至额定，准备投入同期装置并网时发现同期装置禁投；运行人员巡视发现励磁系统有告警，遂联系维护人员到现场检查。
励磁系统维护人员到现场发现励磁调节器报“硅柜限制”，仔细检查发现#2机组可控硅整流柜1、2、3号柜内的冷却风机热继电器动作，导致冷却风机停运，进而引起励磁调节器发“硅柜限制”报警；维护人员检查冷却风机无异常后将热继电器复归，之后整流柜内冷却风机顺利运行，励磁调节器告警消失。
判断此次励磁系统可控硅整流柜内冷却风机热继电器动作是引起励磁调节器“硅柜限制”报警以及同期装置禁投的原因。
励磁系统是24小时不间断工作的自动装置，我们在励磁系统日常维护时，要格外注意励磁系统冷却风机这些细节，避免因小问题引发大后果。
三．总 结
以上简单阐述了励磁系统的基本作用以及南瑞电控公司NES5100励磁系统常见缺陷的消缺办法。一个良好的、有效的励磁系统必须拥有系统功能、保护功能、自检功能及诊断功能。对同步发电机的励磁进行控制是对发电机的运行进行控制的重要内容。励磁系统是发电机组的重要组成部分，励磁系统故障对发电机组有重要影响，因此发电厂维护人员要定期对励磁系统进行维护。维护人员要根据励磁系统常见缺陷采取一定的解决措施。励磁系统对发电机与电网的稳定运行相当重要。随着电力事业的发展，励磁系统必将能更加符合机组及系统的要求，功能必将能更加完善。
参考文献：
1、南京南瑞电气控制公司 《同步发电机励磁系统培训教材》
2、南京南瑞电气控制公司 《NES5100发电机励磁调节器调试指导书》
2、竺士章 《发电机励磁系统试验/电力试验技术丛书》 中国电力出版社