励磁装置故障

励磁装置故障（精选7篇）

励磁装置故障 篇1

中煤哈尔滨煤化工有限公司是国家大I型化工企业, 共有同步电动机18台 (其中5400 KW同步动机2台, 3700KW同步电机1台) 。同步电动机作为大型动力设备, 由于转速不随负载变化而变化, 功率因数可以调节, 以改善电网的功率因数, 及运行的稳定性和较高的效率, 被广泛应用于大功率的拖动负载中, 在连续性比较强的化工生产过程中起着非常重要的作用。同步电机通常采用异步启动的方法, 当转速接近同步转速 (亚同步转速) 时, 励磁装置将直流电加入转子绕组进行励磁, 同步电机即可牵入同步运行。同步电动机能否稳定运行, 将直接影响我厂的经济效益, 然而作为同步电动机工作的重要组成部分———励磁装置运行状况也是同步电机能否稳定运行的关键决定性因素。如何合理使用和维护性能优越的WKLF-11型励磁装置, 正确分析和处理该同步电动机励磁装置的一些常见故障, 确保全厂18台同步电动机安全稳定运行就显得尤为重要。

1 同步电机的故障分析与处理

1.1 同步电机不能启动运行

造成同步电机不能启动运行的原因有很多, 其中最常见的主要有电机本身问题、控制装置故障以及拖动机械故障等原因, 具体如下:

第一, 电机本身的故障问题所造成的不能启动。由于电机轴瓦的端盖螺丝松动或者其他原因导致机座和端盖分离, 此时转子下沉和定子铁心摩擦导致电机不能正常启动, 需要通过更换电机轴瓦或者是分别加固对角端盖的螺丝, 保持电机和转子间均匀的气隙。

第二, 控制装置出现的故障导致的不能启动。控制装置中的励磁部分直流输出电压的不稳定造成定子的电流不稳, 从而引起装置跳闸或者是电机失磁状态下运转。

第三, 拖动机械故障造成的不能启动, 拖动机械转轴在运转中被卡住或出现其他故障, 造成电机转轴的负荷增大, 这时需要在启动前转动转轴, 如果发现转轴不能转动或者是转动不灵活必须要及时进行检验, 保证转轴正常运转后再启动电机。

1.2 同步电机集电环异常磨损

同步电机集电环的主要功能就是传输励磁电流, 但是在电机滑动接触的过程中集电环的表层会产生一层薄薄的水膜, 会造成集电环和电刷传递电流的过程之中出现电解的情况, 进而出现腐蚀。如果集电环异常破损是由腐蚀造成的, 就应该对集电环进行清扫。

除了腐蚀之外, 滑动接触状况的不合理也会造成集电环的异常损坏, 经常出现的有:电刷压力过大、电刷活动受阻以及集电环表面存在垃圾等。这时候一般财务的应对措施有:第一, 调整弹簧压力到1.0-2.8N/cm2, 而且一定要保持所有电刷压力的均衡;第二, 选择和电机型号一致的电刷, 不能出现电刷和电机型号不一致的情况;第三, 保证集电环表面的粗糙程度不超过3μm;第四, 适时调整集电环的正负极, 使电刷的正负极之间受到的腐蚀程度的相同。

1.3 同步机起动时声音异常或转子扫堂

同步机在运行多年之后, 机器的定子均会出现不同程度的移位现象, 而且也会因为同步机启动时的冲击造成同步机定子和转子之间的空隙不均匀, 使其局部部位之间出现摩擦。这时需要采取的解决措施是:按照要求合理调整同步机转子和传动轴的平衡度和同心度, 达到规定的要求之后将定子器密封盖打开, 测量同步机定子和转子之间的四周气隙, 进一步调整二者之间的气隙的均匀和平衡度。但是如果是由于同步机安装基础发生变化所导致的声音异常或转子扫堂的现象, 就要采取重新浇筑基础之后再采取重新安装的办法来彻底解决这一问题。

2 WKLF-11D型微机励磁装置常见故障处理方法

2.1 励磁输出不正常的可能原因

2.1.1 励磁装置不能正常工作

检查励磁控制系统的工作电源, 包括A、B套+5V, +24V、+15V, -15V输出是否正常

2.1.2 起动回路开通后无法自动断开

起动电阻分抽头选择不当, 需按现场试验选择分接头。

2.1.3 同步电机起动时无法自动投励或投励失败

同步电机起动时无法自动投励原因主要有以下几方面的原因:

第一, 高压断路器上的节点之间未能比和好造成的, 需要采取的措施就是在高压断路器关闸之后, 仔细检查所有的接点之间是否都已经闭合完全。第二, 前置变压插件励磁电流不能够调零造成的, 这时候就需要在变压之前对于变换插件励磁电流是否能够调零进行检查, 杜绝此类问题的出现。第三, 压缩机负载过重导致的, 电机在启动时拖动压缩机的压力过大, 就不能保证电机在加速过程中达到亚同步的状态, 需要采取的方法就是在电机启动之前减轻压力。第四, 配置参数中计时投励和投励滑差定值位置错误造成的, 需要采取的措施是对于投励滑差和计时投励的设定值进行全面的检查。

2.2 励磁装置硬件故障及其解决措施

2.2.1 风机故障

风机故障出现时的表现是:风机停故障指示灯亮, 风机停转, 风机箱保险熔断, 励磁输出不受影响。需要采取的措施是:短时间完成处理则无需停机, 更换时应拧开风机箱上航空插头, 抽出风箱进行更换。

2.2.2 快熔熔断

快熔熔断故障出现时的表现是:快熔断故障指示灯点亮, 快速熔断器单相或多相熔断, 与之并联的指示熔芯弹出。机组因励磁故障跳闸停机。需要采取的措施是:第一, 测试可控硅元件是否有损坏现象;第二, 测试主回路是否有多点对地绝缘损坏;第三, 测试励磁绕组是否存在短路现象;查明事故原因, 再更换损坏元器件。

2.2.3 空气开关跳闸故障

空气开关跳闸故障出现时的表现是:空开跳故障指示灯点亮, 空气开关在“分”位, 电机联锁跳闸。需要采取的措施是:第一, 检查励磁变压器是否有过热或烧痕;第二, 检查空开至变压器一次的连接电缆是否有过热或烧痕。

2.2.4 交流电源故障

交流电源故障故障出现时的表现是:交流电源指示灯熄灭, 交流开关电源上所有指示灯熄灭。需要采取的措施是:要求严格的场所可采用带备用电源自动投入的双路电源供电, 来提高励磁供电的可靠性。

2.3 软件故障及其解决措施

软件故障利用WKLF-11D型励磁装置读写控制器显示的故障代码来判别故障类型及故障名称, 结合改励磁装置使用说明书的故障代码表, 来判定故障名称并进行相应的处理。

2.3.1 A/D采集故障

A/D采集故障出现时的表现是:通道故障知识灯亮, 读写器读出故障类型为信号采集故障。需要采取的措施是:主机板上的A/D转换器故障, 更换主机板就可以了。

2.3.2 A-B套通道通信故障

A-B套通道通信故障出现时的表现是:A B两套的主机故障灯, 通道故障灯及脉冲故障灯全部点亮, 励磁输出正常, 用读写器读出故障类型为AB通信故障。需要采取的措施是:选择同步电动机停机时, 励磁装置完全退出运行后进行切换换板的更换。

2.3.3 通道板故障

通道板故障出现时的表现是:通道故障指示灯亮, 读写器检查故障类型为通道板故障。需要采取的措施是:通道板上触发脉冲形成回路故障、导致脉冲信号丢失, 处理方法为更换通道板。

结束语

本文中对于同步机中主要出现的集中故障的现象和应该采取的相应措施进行了简单的介绍, 除此之外其中存在的问题还有许多, 在具体运行过程中根据实际问题灵活运用, 以便更好的解决。

励磁变故障后励磁系统动作分析 篇2

关键词：励磁系统,灭磁开关,小电流试验,空载灭磁特性

1 事故过程

某500kV系统4号变开关5021、第二串联络开关5022合闸位置, 机组有功负荷423MW, 无功负荷28MVar, 发电机机端电流12157 A /12241 A /12268A, 机端电压20kV/19.98 kV /19.98 kV, 励磁电流2470A。故障时, 500kV系统4号变开关5021、第二串联络开关5022跳开, #4锅炉MFT动作, #4汽机跳闸, ETS首出“发变组主保护”动作报警, #4机组励磁变差动保护动作出口, 励磁开关跳闸, 厂用电6kV三段开关切换成功。检查发现:变压器外护罩全毁、变压器本体熏黑、高压进线封母与变压器之间的膨胀节以及连接铜绞线烧毁、高压侧CT崩裂、高压CT与高压绕组的连接软铜线烧断;励磁变低压侧基本完好, 高压CT的二次接线连接牢固、除表面熏黑外基本完好。未发现小动物或异物导致故障的迹象。

保护动作信号有:励磁变比例差动A相动作、励磁变比例差动B相动作、励磁变差动速断A相动作、励磁变差动速断B相动作、励磁变差动速断C相保护动作、主变比例差动A相动作、主变比例差动B相动作、主变比例差动C相动作、主变差动速断A相动作、主变差动速断B相动作、主变差动速断C相保护动作。

保护的首出是励磁变差动保护动作, 说明故障最早发生在励磁变的高、低压CT之间, 结合现场情况及故障录波图分析, 具体故障部位应该是励磁变压器高压侧CT下端连接铜排至高压侧线圈之间, 在这个区间, 会导致阻抗变化引起弧光性短路的可能性主要有:连接螺栓松脱, 接触不良, 导致接触电阻变大;连接导线脱落;连接导线线耳断裂;连接导线断裂。以下介绍对励磁系统二次设备的检查及处理。

2 励磁调节器动作过程分析

根据图1故障录波器记录曲线, #4 发电机机端电压Ug幅值从11:53:47.310 开始跌落。11:53:47.326, 即机端电压Ug 下降16ms后, AVR 检测到机端电压下降, 并作出调节反应, Uf幅值开始从260V迅速上升, 因故障录波器中的励磁电压由励磁柜内的变送器上送, 从录波图上看Uf幅值最高为400V, 初步判断励磁调节器实际上已经强励, 因变送器响应时间原因, 实际的Uf幅值可能远远大于400V (额定励磁电压407V, 强励倍数2倍) 。

由于励磁变高压侧短路故障的发展, 机端电压Ug于 11:53:47.341时, 即强励开始16ms 后, 机端电压开始迅速跌落;且由于励磁变存在相间短路故障, 励磁变低压侧三相电压必然不对称且中性点偏移, 导致整流桥同步电压不正常, 整流桥同步移相触发混乱。从11:53:47.387 时, 即强励维持61ms 后, 整流桥输出值迅速跌落至0V。之后励磁电压在0V至100V之间波动。 11:53:47.343 时, 励磁变差动保护动作发出灭磁开关跳闸指令, 灭磁开关于 11:53:47.448时分开。对于正常的灭磁过程, 整流桥输出电压由正常运行时的正值, 转为逆变时的负值, 以利于提高灭磁电阻两端的电压、励磁电流由灭磁开关转移至灭磁电阻进行灭磁。由于同步电压的不正常, 整流桥输出电压没有及时逆转, 导致灭磁开关分开后, 转子电流没有及时转移到灭磁电阻里去, 触头燃弧时间就会偏长。导致灭磁开关灭弧栅近触头的部位被熏黑, 灭磁开关触头两侧的捕弧器也被熏黑。

3 励磁系统处理

进行了灭磁开关触头更换、励磁整流桥小电流试验和开机时进行灭磁特性试验。更换触头后现场进行了就地/远方合闸试验, 一跳二跳试验, 试验正常;并测量合闸后开关直阻, 直阻阻值为:13.3μΩ, 合格 (标准≤15μΩ) , 励磁开关正常。对5个整流桥进行小电流试验, 当α=60°时, 由整流桥波形图可见, 每20MS内 有6个波头, 整流桥正常, 励磁调节器同步、移相、触发、可控硅开断正常。空载灭磁特性试验见图1.

如图1所示, 在分开关瞬间, 控制电压UC变为-10000对应于可控硅触发角为-150℃, 励磁电流下降为0, 转子电压反转, 跨接器也在此时导通, 导通电流约120A, 机端电压缓慢下降, 从100%电压下降为0的时间约为14s。分开关灭磁过程, 励磁调节器控制逻辑正确, 跨接器导通正常, 灭磁正常。

4 结论

同步电动机可控硅励磁装置的改进 篇3

关键词：同步电动机,励磁装置,改进方案

以东雷灌溉工程管理局下属的东雷二级站为例, 该工程属于高扬程提灌工程大型灌区。工程设计于本世纪七十年代, 提水流量、扬程与灌溉面积分别为2.2m3/s、225/m、10.39万亩。机电设备一共有100多台, 在工程中机电设备老化严重, 有一些为落后产品, 投入使用存在诸多问题, 进而对工程的稳定、安全运行造成极大的影响[1]。鉴于此, 本文针对同步电动机可控硅励磁装置所存在的问题, 进一步对其改进方案及效果进行探究具有较为深远的意义。

1 同步电动机可控硅励磁装置存在的问题分析

上述工程在数个泵站中安装了T8000-10/750型同步电机共2台, 单机功率为8000k W, 每台电机的额定电压为10k V, 所使用的可控硅励磁装置型号为KGLF-11型, 该装置在长期运行过程中存在多方面的问题, 具体表现如下:

1.1 元件方面的问题

可控硅励磁装置主要是由晶体管分立元件组合而成的, 因此元件会受到很大的温度影响, 与此同时元件离散性较大, 在运行方面也不够稳定。机组频繁出现跳闸故障, 从而使得在提水环节造成极大的经济损失和安全隐患。

1.2 稳定性方面的问题

对于可控硅励磁装置来说, 其抗干扰能力较差, 供电线路还会遭遇雷击等方面的影响。上述因素均会导致可控硅励磁装置在工作期间不具稳定性, 例如灭磁电阻时常发生发热烧断等故障[2]。另外, 可控硅励磁装置不能有效满足电动机带重负荷起动时的需求, 在电动机起动功率过大时, 加之灭磁回路设计不具合理性, 便会导致起动无效, 最终导致整体装置在运行中的稳定性受到极大的影响。

1.3 励磁装置投励方面的问题

可控硅励磁装置在投励方面不具可靠性, 特别是多时早励会对电机带来很大程度的损害, 进而使电动机的使用寿命大大减弱。另外, 在投励过程中, 检测逻辑是较为简单的, 由于投励时间不够精准, 会出现早励或迟励的情况, 这样便导致开机成功率偏低。

1.4 装置保护策略方面的问题

对于可控硅励磁装置来说, 在保护策略方面显得较为单一。通常会有诸多故障发生, 例如缺相、丢波以及代励失步等, 从而导致可控硅励磁装置的保护策略无法有效施展开来。在装置无保护的情况下, 便会导致电动机受到不同程度的损坏, 进一步影响电动机在日常工作中的正常运行。

2 同步电动机可控硅励磁装置的改进方案及效果探究

结合上述研究, 可以发现同步电动机可控硅励磁装置还存在一些较为明显的问题。因此, 做好该装置的改进工作便显得极为重要。具体改进方案及效果如下:

2.1 改进方案分析

要想做好同步电动机可控硅励磁装置的改进工作, 便需要结合上述所涉及的问题, 进一步选取最优化的改进方案。在改进方案设计过程中, 需要遵循一定的原则, 即为“技术优、成本低、见效快”, 进而对原可控硅励磁装置进行改进。在改进过程中, 需对原励磁屏当中多个元件加以保留, 包括风机、二极管以及主回路中可控硅等。将原电源板、投励板以及脉冲板的换掉, 在这方面主要使用V235.8LD综合控制面板[3]。为了使改进后的装置引发故障的情况得到有效避免, 需将原控制板的接线解开, 在一台励磁屏中共用2套控制系统, 在集成电路控制引发故障的情况下, 便能够使控制板作出及时反应, 进而不会使运行受到影响。对于V235.8LD整板式集成电路可控硅励磁装置来说, 主要特点是几何尺寸偏小, 并且在安装线路方面较为简洁、方便。

2.2 改进效果分析

本次研究在对可控硅励磁装置进行改进过程中, 主要使用了V235.8LD整板式集成电路, 通过改进, 获得的效果为:在改进之后, 电机拥有优良的异步驱动功能, 能够以“准角强励整步”准则为依据, 进一步完成投励。在起动和投励当中主要展现了平稳、快速等特性。并且, 拥有完整的带励失步以及失步保护, 这样便能够使电机带励在失步的情况下, 能够作出相应的快速动作, 进一步使电机能够充分避免遭受到脉冲转矩故障。除此之外, 在温度适应方面范围显得非常广泛。

可控硅励磁装置在改进之后, 可以在高温环境下正常工作, 适应55℃的高度。可以和脉冲保护互相配合, 可以在不停机中发生动作, 在带载自动过后再继续整步。对于励磁电压及电流来说, 具备调整范围广的优势, 能够基于额定励磁电压、电流30%至130%范围中有效对对励磁参数进行调整。此控制系统能够对励磁电流进行及时调整, 并且电动机还不容易发生失步。全部控制程序均能够自行进行处理, 并且具备完善的信号系统, 可以完成检测, 在电机发生失步、再整步的情况下, 后备能够起到保护跳闸的作用。在生产调度方面, 具备灵活性的优势, 功能可以充分符合供电部门的需求[4]。对于励磁输出波形来说, 主要存在的优势使具备优质的对称度, 并且三相输入负载与熔断器负载均显得较为均衡, 熔断器快速熔断等故障的发生极少。除此之外, 还能够创造可观的经济效益。基于整体分析, 本次可控硅励磁装置改进方案优良, 效果好, 值得推广及应用。

3 结语

通过本课题的探究, 认识到目前同步电动机可控硅励磁装置还存在一些较为明显的问题, 主要体现在元件、稳定性、投励以及装置保护等方面。针对这些方面所存在的问题, 便需要采取有针对的改进措施。在改进措施方面, 本文笔者重点提到了V235.8LD整板式集成电路, 充分利用能够使同步电动机可控硅励磁装置得到有效改进, 优化装置性能, 使装置投入运行的稳定性及安全性得到有效保障, 进一步为产生可观的经济效益提供充分有效的保障依据。

参考文献

[1]杨金良.同步电动机可控硅励磁装置的安装与调试[J].科技创新导报, 2013.

[2]杨华, 叶兰华.江苏省泵站大型立式同步电动机无刷励磁的探索[J].科技传播, 2012.

[3]林旺.浅析同步电动机可控硅励磁装置的技术改造[J].农业科技与信息, 2012.

励磁系统故障分析及处理 篇4

大唐国际张家口发电厂装机容量为300MW×8,发电机励磁系统1~4号机为三机他励励磁方式,5~8号机为自并励励磁方式,发电机励磁系统是发电厂机组安全稳定运行的重要支柱部分,本文针对励磁系统出现的2个典型案例进行详细分析探讨。

1CT开路,基波零序电压定子接地保护动作,机组掉闸

1.1事件经过

2004年2月2日15:00,由张家口发电厂保护人员和励磁调节器厂家人员处理#2机调节器A柜内部一个24V工作电源异常缺陷时(A柜已停运,由B柜和手动柜并列运行),发现A柜工作电源回路一根内部配线断开,该线经背板上的插头连接进入机箱内部,在进一步检查时,需拔开背板插 头。在拔插头时,由于考虑不周,误拔了发电机CT和PT回路插头(该插头内有发电机励磁专用CT(6LH)和乙、丙两组PT的二次线),造成CT二次回路开路,插头打火。保 护人员马 上意识到CT开路,迅速将端子排的CT回路封死,着火熄灭。

16:06,#2机基波零序电压定子接地保护动作,机组掉闸,备用电源自投;16:07,6kVⅡA段备用分支差动保护动作,公用段2号、3号电抗器跳闸。

1.2原因分析

1.2.1机组掉闸原因

导致机组掉闸的直接原因是发电机基波零序电 压定子接地保护动作。

检查发现发电机基波零序电压高达45V,而保护整定值为15V。发电机基波零序电压定子接地保护t1、t2动作,t1延时0.5s发信号,t2延时4s跳闸。从故障录波器打印波形看,发电机3U0基波零序电压超过42V,时间超过4s。

发电机基波零序电压取自发动机中性点消弧线圈,如图1所示。

其升高的原因是CT开路,造成同一插头的PT二次回路短路,由于定子接地保护用PT与励磁用PT是从6.5m端子箱到保护室为同一根电缆,保护用PT受到干扰,基波零序电压升高,致使定子接地保护动作切机。

1.2.26kVⅡA段备用分支差动保护及开关动作分析

6kVⅡA段备用分支差动保护动作后,启动1号启动变非电量保护,跳开高、低压侧开 关,故公用段 #2、#3电抗器跳 闸正确。

公用段#2电抗器跳闸,#1电抗器未 自投,公用Ⅰ段 不自投的原因是备用电源(即6kVⅠB段)无电压,有压检定未动作,故公用段#1电抗器未自投正确。

6kVⅡA段备用分支差动保护由电磁型继电器构成,该保护在区外故障时无制动特性,由于当时#1、#2机电泵运行,#2机定子接地保护动作停机备用电源自投时,相当于公用0A段带2台机负荷,且在#2机备用电源自投时受到很大冲击,母线电压突降,电流突增,在此种运行工况下加上保护原理上的 缺陷,会造成6kVⅡA段备用分支差动保护误动。

1.3问题处理

造成这次事故的根本原因是CT二次开路,即励磁调节器CT二次回路设计不合理。

遂将调节柜背板的转接插头去掉,直接用4.0mm2糠铜导线从调节柜端子排经背板接到AVR控制层的 接口板,如图2所示。

这次事故之后,分别对#1机、#4机、#2机、#3机励磁调节器CT、PT二次回路进行了改进,避免了类似的事故发生。

2发电机无功摆动

2.1事件经过

#2机多次发生无功摆动现象。2003-02-26T19:00,#2机无功再次摆动,励磁调节柜输出摆动较大,运行人员手切励 磁调节器B柜,投入手动柜与A柜并列运行。21:00,调节器A柜输出再次发生摆动,投入B柜,手切A柜,摆动消失。

2.2原因分析

对调节器A柜硬件检查,未发现明显异常,通过录波图发现A柜乙PT(图3)谐波较大,而B柜丙PT(图4)的波形较平滑。

分析:PT电压Ut与励磁调 节器给定 电压Ur之差(UrUt)经综合放大环节后得到控制电压Uc,按最简单的比例调节,得以下关系(不考虑调差):

Uc=K(Ur-Ut)

Ut 谐波畸变后,不能准确反映发电机机端电压,其发生振荡致使控制电压摆动,而控制角α=arccos(Uc·Uff0/1.35Uz),其中,Uff0为励磁机空载励磁电压。

因为对于三相全控整流桥有以下关系:

Uff=1.35Uzcosα

式中,Uz为副励磁机输出电压。

Uff=Uc·Uff0

所以控制角α也发生振 荡,使励磁调 节器输出 不稳定,造成无功摆动。

乙、丙PT二次线是从6.5m端子箱到机组保护室,通过绝缘摇测,结果显示绝缘良好,检测电缆两头屏蔽芯接地良好,经过认真分析,排除了电缆受到干扰的可能,认定乙PT谐波较大是由乙PT自身引起(因为从GEC-1投运以来,#2机无功就不稳,A柜的输出摆动较大)。

2.3问题处理

经厂专业技术人员开会分析讨论决定更换2号机发电 机出口乙PT和乙PT二次电缆。

3结语

发电机励磁调节系统是发电厂机组安全稳定 运行的重 要环节,更是电网安全与稳定运行的主要部分,所以,作为继电保护人员应倍加重视与不断提高发电机组励磁维护技术,保证机组的安全稳定运行。

摘要：针对励磁系统出现的CT开路导致机组跳闸和励磁系统故障导致的发电机无功摆动2个典型案例,分别从事件经过、原因分析和问题处理3个方面进行了详细阐述,说明发电机励磁系统对发电厂机组的稳定运行至关重要。

励磁装置故障 篇5

关键词：励磁系统,开环试验,空载闭环试验

0 引言

恰甫其海水电厂位于新疆伊犁地区特克斯河上,为坝后式电站。水库为不完全多年调节水库,装机4×80 MW,电站利用小时数为4 250 h,年有效发电量为6.8亿kW·h,电站在电力系统中担任调峰、调频以及事故备用任务。

发电机型号:SF80-34/8800;额定容量:80 MW/94.11 MVA;额定电压:13.8 kV;额定电流:3 937.6 A;额定励磁电压:248 V;额定励磁电流:1 313 A;机端PT变比:13 800 V/100 V;机端CT变比:5 000 A/5 A;整流变副边CT变比:1 500 A/5 A;功率柜数量:2台。

1 试验目的和要求

1.1 试验目的

发电机励磁系统有多种,如三机励磁系统、自并机励磁系统、两机励磁系统、直流励磁机励磁系统和两机一变励磁系统等。但按励磁方式可分为自励励磁系统和他励励磁系统2种,恰甫其海水电厂机组使用自励励磁系统。对于一个性能优良的励磁系统,它应保证在调节发电机励磁的时候,机端电压能够平稳地变化。在现代化的电力系统中,维持和提高同步发电机运行的稳定性,是保证电力系统安全、经济运行的基本条件之一,通过对励磁装置进行试验,可检查励磁系统的控制性能能否满足发电机稳定运行的基本要求,当试验结果达到国家标准要求后,励磁装置才能投入运行。

1.2 试验的必要条件

敷设好连接到励磁柜的所有电缆和芯线并按接线图进行检查,包括电压互感器、电流互感器和保护/控制回路。

交、直流电源已供电,并准备闭合开关。

发电机和辅助设备都应在调试前准备就绪。

1.3 试验步骤

试验步骤如表1所示。

1.4 试验环境

(1)海拔高度不超过2 000 m。

(2)周围空气温度最高+40℃,最低—10℃。

(3)最湿月的月平均最大空气相对湿度为90%,同时该月的月平均最低温度为+25℃。

(4)无爆炸危险及干净的环境中无较大振动或颠簸的地方。

1.5 安全措施

在主回路中,由于灭磁开关的一侧直接与发电机转子相连,而整流桥的输入侧直接与励磁变副边绕组相连,励磁装置在运行过程中,主回路中一般都会有较高的电压,故在装置正常运行或试验时,都应避免碰及主回路设备,以免造成电击事故。

在工作区要有醒目的警示线,以防止非工作人员进入。工作中对不能合闸的断路器、灭磁开关、隔离刀闸等须有防误合闸措施,如挂“有人工作,禁止合闸”标示牌等,防止误操作引起事故。

2 试验项目

2.1 操作回路及信号回路的检查

(1)起励操作:经过试验,现地手动和自动起励正常。

(2)风机操作:经过试验,手动和自动开、停风机正常。

(3)灭磁开关操作:远方和现地分、合闸,事故和逆变灭磁失败分闸动作正常。

(4)励磁系统输出信号检查:励磁系统输出信号正常。

通过对操作回路及信号回路的检查,验证操作回路和信号回路的正确性和可靠性,然后才可进行下一项试验。

2.2 开环试验

2.2.1 方法

在励磁系统原理图(图1)中用三相调压器模拟电压互感器输入及整流变输入(图2),这种方式下,应将机端电压互感器副边引至励磁调节柜端子处的引线拆除,同时应断开整流桥交流输入开关,以免试验过程中有电压感应至互感器或变压器原边;另外,如果整流变副边额定电压很高,则试验时同步变压器原边输入应调整变比到较低档,以保证同步变压器输入较低时,同步信号正常。解开灭磁开关出口的转子电缆,接上电炉或电阻器作为负载,选择负载时要注意其容量。在负载两侧接入示波器,以便观测可控硅的输出波形。

2.2.2 过程

励磁调节器各按钮处于运行位置,开机至空转,将A、B通道设为手动运行方式,零起升压和残压起励退出,分别在A、B、C 3个通道进行开环小电流试验,在A、B、C通道分别调节增磁/减磁按钮,可以从示波器上观察到励磁输出波形,如图3、图4所示。

2.2.3结果分析

从图3、图4可以看出,可控硅的输出波形正常,输出波形为对称不缺相的六波头,且随给定大小变化(按增磁或减磁)。波形从最小到最大平滑变化,不失控,这说明励磁系统的可控硅符合设计要求。

2.3 空载闭环试验

2.3.1 方法

恢复机端电压互感器副边与励磁调节柜的连线,恢复励磁变与发电机出口连线,恢复灭磁开关出口的转子电缆,开机至空转。

2.3.2 过程

(1)零起升压。在励磁调节柜的面板上选择A通道运行,手动按增磁按钮,发电机机端电压每增加10%额定机端电压,记录一下参数,各参数关系如表2所示。

(2)预置值起励。在励磁调节柜的操作画面里选择“残压起励投入,零起升压退出”,在A、B通道分别起励一次,均能按预置值建立机端电压。

(3)逆变试验。在额定机端电压条件下,A、B、C 3个通道手动和自动方式下均能正常逆变。

(4) V/f限制特性。自动通道的V/f限制值整定为115%额定值,当低于45 Hz时,调节器自动逆变。

(5)频率特性试验结果如表3所示。

2.3.3 结果分析

空载闭环试验反映了励磁系统不带负荷时的性能,从零起升压的数据来看,励磁电流和励磁电压变化平稳,无波动。频率特性试验反映了当机组频率降低或升高时,励磁系统为了稳定机端电压励磁电流变化的能力。在发电机空载运行情况下,频率值每变化1%,自动励磁调节系统应保证发电机电压的变化值不大于额定值的±0.25%,满足大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件和厂家的要求。

3试验结果分析及总结

开环试验和空载闭环试验是励磁系统的两大重要试验,通过对恰甫其海水电厂机组励磁系统进行试验,掌握了励磁系统的基本性能,为电厂机组安全、经济运行提供了有力依据。从以上试验结果来看,励磁装置初步满足运行要求。

参考文献

10万励磁机试验滑环装置的研制 篇6

10万励磁机产品实验需要重新设计一套10万励磁机试验滑环装置, 费用很大。我们将原有的60万励磁机试验滑环装置进行了改造, 将旧的部分进行整套修复, 更换一些新零件;再重新设计一个导电联接轴, 一端用来联接10万励磁机, 另一端与原60万励磁机试验滑环装置相联, 完成10万励磁机冲击试验的导电任务。

2 10万励磁机试验滑环装置的设计

10万励磁机试验滑环装置的设计分三部分: (1) 利用原有的60万励磁机试验滑环装置进行改造, 将旧的部分进行整套修复; (2) 新设计一个导电联接轴, 以完成10万励磁机冲击试验的导电任务; (3) 对于新改造的轴系进行强度和共振计算。

2.1 对原60万励磁机试验滑环装置进行整套修复

针对60万励磁机试验滑环装置能否用于10万励磁机冲击试验, 我们请教了有关设计人员共同探讨, 虽然60万励磁机试验滑环中轴向引线的截面较大、导电率高, 用在10万励磁机试验上存在大马拉小车问题, 但全面考虑改造方案可行。

由于多年不用, 原来60万励磁机试验滑环装置许多零件都需要修复或更换。整体检查后, 我们更换了所有的碳刷, 每个碳刷都要现场调试。试验滑环由于多年不用, 其表面上锈, 影响导电效果, 必须重新磨光。输出引线的外绝缘也已损坏, 必须重新包绝缘层。

60万励磁机试验滑环装置是由滑环和引线装配、碳刷及刷架、座式轴承、底座、碳刷罩、风扇、输出引线及导电联接轴等几个主要部分组成, 如图1。

1.导电联接轴2.滑环和引线3.座式轴4.碳刷罩5.碳刷及刷架6.输出引线7.风扇8.底座

2.2 导电联接轴的设计

要将60万励磁机试验滑环装置用于10万励磁机冲击试验上, 必须重新设计一个导电联接轴。一端能与10万励磁机相接, 另一端与原60万励磁机试验滑环装置相联, 完成10万励磁机冲击试验的导电任务。导电联接轴结构组成如图2。

1.接长轴2.导电杆3.绝缘套筒4.端部引线

2.3 对新改造的轴系进行强度和共振计算

由于新改造的10万励磁机试验滑环装置轴系较长, 必须进行强度和共振计算。经计算其强度满足设计要求, 不会发生共振。避免了轴系在高速试验时发生共振现象, 提高了产品的质量。

3 结语

励磁装置故障 篇7

1 变流器原理概述

电励磁直驱全功率变流器采用矢量和无位置控制技术, 能够四象限运行, 具有独立的有功、无功调节能力和先进的信号采集技术、接口技术、光纤技术等, 具备良好的电磁兼容性, 宽范围的无功功率调节能力和对电网电压的支撑能力。同时, 具有齐备的通讯接口可选模块, 可满足与主控进行实时、可靠通讯的要求。

网侧变流器:网侧变流器为四象限变流器, 将直流电流转换成三相交流电流送回电网, 空间矢量控制技术实现有功、无功解耦控制。

机侧变流器:发电机的功率通过机侧变流器流到中间直流电路, 电机控制采用空间矢量控制。

网侧滤波器:直驱变流器电网侧滤波器采用LCL滤波器用来抑制交流电压的畸变和电流谐波, 在较小的滤波参数下保持好的滤波特性。

机侧滤波器:电机侧滤波器采用du/dt滤波器, 防止IGBT功率模块的尖峰电压传输至发电机绕组, 抑制长电缆反射在电机绕组上引起的过电压。

直流侧crowbar:耗能电阻与全控半导体开关器件IGBT串联后并联在变流器直流侧, Crowbar以滞环方式维持直流电压稳定, IGBT的开关信号采用光纤传递。

2 励磁控制

变流器冷启动:在风力发电机组冷启机条件下, 励磁随变流器并网命令加载初始励磁电流15A, 随即加载到额定励磁电流65A, 继续启动流程。

变流器热启动:在风机并网期间, 达不到机侧发电机转速之前, 转速逼近发电机转速时, 在4.5转开始加载到额定励磁65A, 随即准备发电。

励磁切出:风速较低, 风机低于发电转速后, 若持续没有转速上升, 达不到发电转速, 则5分钟后, 撤销65A额定励磁, 维持15A初始励磁基值, 1小时后撤销初始励磁基值, 变流器网侧分闸。

随脱网切出:手动或自动脱网命令发出后, 撤销初始励磁基值, 变流器网侧分闸。

3 励磁原理

全功率电励磁直驱变流器励磁装置采用风冷散热, 散热风扇采用三进风三出风, 散热良好。输入薄膜电容具有长寿命、低损耗, 适合恶劣的风场环境。IGBT功率模块组件采用高功率及散热密度设计, 把导热硅脂表贴在铝散热片上, 铝散热片采用锯齿状铝散热片, 保证散热片最大的散热能力。IGBT功率模块组件和输出滤波电感采用专门风道给其散热, 输出电流HALL具有高精度、动态响应快、工作频带宽、跟踪速度灵敏、可测量任意波形的电流信号, 吸收电容用于保护IGBT功率模块过压失效。功率模块组件采用1700V电压等级, 光纤隔离驱动方式。

电励磁回路是降压斩波电路, 电励磁风力发电机组在永磁型风力发电机组的基础上增加了一个为发电机提供励磁电流的装置。

励磁控制方式:采用全数字化控制、闭环控制方式, 直流软起励, 与变流器进行协调控制。

励磁保护:IGBT过流保护;过压/欠压保护;IGBT故障报警功能;输入欠压保护;接地防雷保护;过流限制;欠流限制;防误强励。

4 励磁回路故障

电励磁直驱风力发电机组变流器报侧变流器错误, 故障现象为励磁模块完全炸开, 网侧断路器的故障按钮也弹开。SOE日志显示在网侧脉冲使能3秒后报出故障, 网侧并网后才开始启动励磁, 故障时刻机侧未并网且励磁电流刚刚启动就损坏。

故障时刻直流电压已经建立, 在励磁启动过程中导致模块损坏, 由于励磁模块损坏后, 能量从网侧向电励磁方向流动, (下转第59页) 励磁模块损坏后直流侧正负对地已经出现短路现象, 此时网侧模块通过电流较大将网侧快熔损坏2个, 并导致网侧2回路B相模块瞬间通过较大电流, 将模块损坏。从模块损伤程度来看, 励磁模块完全损坏, 而主回路模块只是失效, 未出现爆炸变黑的想象, 分析原因是由于励磁模块损坏后导致网侧模块出现故障, 能量全部通向励磁回路, 导致励磁回路开关SW出现保护断开, 网侧由于电流比较大, 断路器触发三段式保护断开。

励磁模块损坏的直接原因:励磁模块上管作为斩波电路中的IGBT使用, 下管当作二极管使用, 在正常情况下下管IGBT不导通, 由于驱动异常或者下管反并联的二极管突然失效时, 导致励磁回路的正负极直接短路。

5 总结

本文详细介绍了电励磁直驱变流器的原理、励磁原理以及励磁控制, 并以励磁回路故障为例, 对电励磁变流器常见故障进行了简要介绍。随着电励磁风力发电机组的发展, 全功率电励磁直驱风力发电机组变流器将面临更加广阔的市场, 其励磁技术研究显得尤为重要。

参考文献

[1]雷向福, 张颗等.2MW电励磁直驱同步风力发电机研制[J].大电机技术, 2013.