发电机励磁系统故障分析及提高可靠性的对策

1、中曩-Z'碡f发电:#城磁系统故障分析及提高可靠性的对策1999年10月发电机励磁系统故障分析及提高可靠性的对策曹光明(东方电机股份有限公司德阳61B000摘要本文是根据作者从事近30年励磁系统的研究、设计和现场调试的经验,将励碰系统的敞障丹成在设计、工艺、硬件、软件和运行等情况下来分析论述,并提出提高可靠性的对策.关键词:励磁系统故障硬件软仆、设计工艺运行可靠性一、引言从六十年代以来,随着大功率半导体元器什制造技术的提高,以品闸管整流装置配备半导体励磁调节器j同组成的半导体励磁系统得到了-jh泛的应用。近年来,数字式励磁调节器已逐步取代模拟式半导体励磁调节器而成为同步发电机励磁调节器

2、的主流。目前,国内励磁系统技术发展较快,利研、设计和制造能力以及产品性能均有很大改观。但是,根据业内人员的统计,与同期发电机非计划停机比较.励磁系统非计划停机仍占有一半的份额。所以,本文想通过对励磁系统故障原因的分析,进而提出消除或减少故障的对镱。二、励磁系统故障的分析励磁系统故障的原因可分成:设壬|(包括软件和,f艺的缺陷、硬件(元器件的质量f目题、运行人员误操作的问题。1、设计(包括软件和工艺的缺陷在模拟调节器中,原理线路的设计一般都通过实验室的试验确定其设计的正确性。有些附加功能是根据要求来设置的,它亦必须通过实验室的试验确定其设计的正确性.故而可认为原理线路设计的错误较少。而工艺设计和

3、结构设计各个制造厂的水平不尽相同,出现的故障也不一样。在微机调节器中,理论上软件可以实现励磁调节器的所有功能。但由于编程人员的水平不一,编制的软仆各不相同.因此在实际运行中,有可能出现这样或那样的问题。实际情况表明,由于设计(包括软件和工艺的缺陷可引起发电机电压或无功摆动,进而可能失控,使之误强励或失磁。其原因一般是:a.印制电路板有虚焊或连接线的固定螺钉松动;b.抗干扰措施考虑不周;c.靠使Ij电位器整定参数,时间一妖,触点接触不女r或摧定值偏移;中胃云南大型学术报告会议论文集1999年lO月d.调试时有些限制值整定过人或过小;e.软件功能编制不完善:f.元器件性能发生变化(属硬什故障。作者

4、在现场就处理过以上原闻所引起的故障。2、硬件的质量问题l由于灭磁开关及非线性电阻、晶闸管元件、继IH器和I乜r元器件等质量问题引起励磁系统故障的现象较多,轻者自动甩负荷停机,重者则烧毁设备。现分别叙述如F:a.灭磁开关的质量问题:从反馈信息表明,极大部份是DM2灭磁开关的闷题。土要表现在:机械部份动作不灵,该分闸刚常拒分。有时在运行中,如迂小振动会自行分闸.造成火磁事故跳闸。另外该开关有些辅助接点接触也不好,容易造成逻辑控制刚路动作不准确,引起故障:在小电流情况下,磁吹能力著,【U弧不能进入灭弧栅,致使灭磁开关烧损及转子过电压:阡关的灭磁能容是定值,当吸收fJ能缱人0jr关能弈定值刚,易烧毁开

5、笑。b.非线性电阻的质量不高、测试手段0i完善、阀II_受潮、敬计吸收磁场能容值偏小,导致非线性H阻烧毁。c.晶闸管元件质量不高而引起的故障也不少见。由于运t一段时间后,晶闸管舶参数发生变化,如di/dt变小。它就承受不了电流的突加或突减,至使品闸管烧坏,引起励磁系统故障。d.当励磁电流或电压较高时,需要将品闸管元件串并联运行。目前由j晶闸管元件的正反向峰值电压可达4000V以上。所以基本不采jj串联运行。但拼:联运行是常用的.般一个桥为一个柜。当某个柜中有晶闸管元件损坏、快速熔断器熔断或者风机停风等需要退本柜时,保护动作自动将tj动空气开关分闸。若自动空气开关经常分台,JJu上质量较差,运行

6、1段时间Ji彳,主触头的弹簧弹力逐渐变小,致使主触头梭触不良,引起局部发热,叫问K该处烧红,引起明火,最后导致晶闸管鳢流柜烧毁。e.继电器的质量不好。使用一段时洲厉,继电器的触点山丁弹簧弹性变差,接触不良,似断非断。或者根本不通,造成逻辑同路动作不正确。轻者不能lL常l:作,重者保护4:起作用,致使设备被烧毁。f.电子元件的质量问题。模拟调节器或者数字调节器内使州很多电子元件,特别是模拟调节器采用的分立元件更多,只要有一个元什参数变坏,就有可能使励磁设备发生故障,甚至引起事故。作者植:现场迁到和处理过台励磁装置。该装置运行r一段时间后,出现无功摆动的情况,退出运行进暂测试检查,未发现任何闷题,

7、投入运行一切正常。运行24小H-j后,义出现无功摆动。后进行温度试验,发现有一个集成块性能变上1:。更换该元件币,重新投入运行.切正常。中田云南发电机励磁系统故障分析及提高可靠性的对策1999年lo月3、运行人员误操作引起故障的分析有了好的设备,如果没有能熟练掌握垃器的运行人员羊II维护人员,那末设备也可能被损坏。作者迂到过这样的情况:一台机组还在检修之中,不知何故运行人员将该机的主油开关合上(即并网,使该机组出现很大的振动,励磁装置承受很高的过tb压,至使品闸管元件被打穿一个。手动停机时,只操作调速器关闭导时,机组减速,而未堪出励磁装置。在保护未完善的情况下,造成励磁装置误强励,导致装置故障

8、。机组在正常开机起励,由于未投所有电压互感器的隔离开关,致使机组强励.引起装置故障。三、减少或消除励磁系统故障和事故的对策以上分析了励磁系统(装置故障或事故的原因。可以看u,要消除这些故障和事故,还得从设计、制造、运行三方面来提出对策。1、设计对策a.从】二j前发展趋势霜,模拟励磁调节器已逐步被数字式(微机励磁调节器替代.这是一个好的对策。其优点有:微机的硬件结构简单、清晰;易标凇化。且由专门制造厂设计、批量生产。故其硬件质量有保证。而模拟调节器是由各励磁装霞制造厂家自行设计、自行生产,是单件小批量生产。电子元件均分散从各个生产厂家采购来的,由于水平不一。故而不能保证硬件质量的可靠性;和丌j软

9、件可实现励磁调节器的所有功能,而无需另加硬件单元。b.采卧Z微机敢通道电气结构的可靠性人大提商。据有关资料提供的数据可靠度平均可利fj率平均无故障时间(年单通道0.90991可见在.泞计qj,采用双微机双通道是提高励磁调,器可靠性行之有效的对策;c.软件的编制是整个微机励磁凋*器的核心。所以鬻提高软件编制人员的水平,让他们多了解一下励磁系统在电厂运行的各种实际情况,使编制的软件符合电厂的实际需要。d.除调节器外还有许多硬件,如晶闸管元件、磁场断路器、灭磁电阻和继电器等.在设计时应充分考虑这些元器件的参数,并留有一定的裕度。对元器件的生产厂家进行产品质量了解,包括具体应用在电站的业绩等,然后确定

10、采用那种型号规格的元器件。e.功率柜中不采用自动空气开关分闸作为退出功率整流桥运行的办法,改用切脉冲退出功率摇流桥(柜运行的办法。同时将自动空气开关改成刀闸。f,设计中考虑抚于扰措施很有必要。作者的经验是零线采用铜排,能接地的尽可能接地:采用屏蔽措施;在微机中应用光电隔离技术以及数字滤波等行之有效的抗干扰措施。中胃云南大墅学术报告会议论文集1999年10月g.在回路中尽量不用电位器。当川电位器凋整参数历,司用同阻值的电阻替代电位器。2、工艺制造对策各个制造厂家的制造水平不一样,采片j的工艺方法也不杆司。f。艺方法是每个厂家的看家本领,因此不能一一列举对策。但要求产品美观大方、结构简l、无螺丝松动及焊点虚焊、元器件布置合理、布线排列整齐、便于维护检修。3、运行对策提高运行羽I维护人员的素质很有必婴。一方面靠励磁设备的供货厂家对产品的介