励磁装置在使用中的故障分析及处理办法改动

1、励磁装置在使用中的故障分析及处理办法 中国核工业电机运行技术开发公司 邓友华随着改革开放与科学技术的不断发展，工业成套设备大都具备了智能化、微机化功能。应用广泛的励磁装置也同样不断升级换代，推出了保护完善，运行可靠性更高的各种微机励磁产品。新型励磁装置通过采用新技术、新工艺、新器件、新材料，不但强化了装置功能，还大幅降低了自身故障率。在以拖动负载为核心构成的设备系统中，励磁装置只是其中一环。经过长期励磁装置运行实践，我和同事们遇到不少关于励磁装置故障处理问题。不管多么先进的设备都不可能终身不出故障，但我们力图从不可避免中通过设备设计、制造者、设备使用维护者的共同努力，尽量降低故障发生的概率，追

2、求从量变（减少故障）到质变（保障设备长周期安全运行）的飞跃。为了提高励磁装置的运行维护质量和效率，需要使用人员不断总结分析，把教训变成经验，将经验升华为理论，用理论指导今后的设备维护工作。为此，将积累的关于励磁装置的部分故障事例及处理办法拼撰一起，供有兴趣同行和读者参考或商榷。从下面的事例可以看出，励磁装置能否正常可靠运行，除本身质量外，与其相关联的供电系统（如电网容量与稳定性）、电机性能（如转矩特性）、现场环境（如导电粉尘、腐蚀性气体、高温高湿）、工艺管理（如负荷忽高忽低甚至堵转）等在一定条件下都会成为励磁装置难以正常运行的重要影响因素。例1：运行中，励磁电流比正常值低了。故障现象：励磁装置

3、正常运行过程中，励磁电流减小，励磁电压约有升高，电机运转正常，没有报警和其它异常。原因分析：根据欧姆定律I=U/R，励磁电压Uf基本恒定条件下，引起励磁电流If减小的原因是励磁输出回路电阻R增大了，由正常励磁绕组直流电阻rf变成了rfri，ri即是导致If降低的故障电阻。输出回路最容易产生ri的地方是电刷与滑环之间的接触面，具体说有下列几种情况引起：（1） 电刷弹簧松动、压力不足，或电刷磨损变形，减小了与滑环的有效接触面积，按RL/S(式中R为电阻，L为导线长度，S为导电横截面积，为导电材料在20时的电阻系数，碳在20的值10欧mm2/米)，接触面S减小，输出回路电阻就会增加，比rf大一些，相

4、当于回路中出现了一个附加电阻ri。另一方面，S减小后，接触面电流密度增大，电刷温度升高，碳是正温度系数材料，按R2=R11+(t2-t1)（式中R1是低温t1时的电阻，R2是高温t2时的电阻，为导体材料的电阻温度系数，碳在0100范围内温度系数值0.0005/），电刷温度升高也会使ri有所增加。（2） 电刷与滑环接触面上粘上了润滑油或油与尘土混合成的油垢，在接触面上形成有碍导电的油污层，相当于导电回路串入了一个接触电阻ri。（3） 电刷与滑环接触面间打火。滑环由于磨损，外圆不圆，表面粗糙，或者电刷跳动等原因，使电刷与滑环接触面有间隙，根据Ev/d（式中E是电压V加在间距为d的间隙上形成的电场强

5、度，是微小尖端产生的场增强因子，当尖端高度与尖端底之比为8时，达到100），当间隙中某一点E较强，尤其存在微尖端情况下，就会因空气电离而产生火花。严重时火花强度达到2级、3级，甚至发展为弧光。弧光电流密度大，达470A/cm2，温度高，容易把转动中的滑环烧伤成糙面，糙面上新形成的微尖端又会产生新的火花点，将火花蔓延成片。火花、弧光虽然能导电，但存在阻抗，即在励磁输出回路中串入一个附加电阻ri。（4） 励磁输出电缆连接处氧化层产生接触电阻。绝大多数同步电机励磁绕组的直流电阻rf100V同左不变化按1式计算1400750150Uf14.7V79V123.4V按2式计算Uf75V790通过上表比较及

6、实践经验可知：A 当读取的Uf值显著大于按（1）式计算值，即75V14.7V，说明依同步信号发出的触发脉冲控制角比励磁变压提供的线电压U2l相位超前了，超前量从读数与按（2）式计算的值相减1400790600。根据差值600就知道励磁变压接线不是/Y11，而错接为/Y1。B 同理，当读取的Uf值显著小于按（1）式计算值，则为触发脉冲滞后了，若读取与（2）式计算值相差600，那励磁变压器就错接为/Y9。（未列数据）C 另一种情况是励磁变压器接线错为逆序，其表现为差值不为600，变化不定，1200及200的某一个值，Uf跳变；2001200,可连续调节不跳变。AC是比较常见的励磁变压器接线错误。除

7、了上述方法判断外，也可用示波器观察典型波形来综合判断。只有判断清楚属于哪一种错线类型，才能针对性采取纠正措施。处理措施：停机断电后，励磁变压器接线更正：对/Y1，原边A、C相互换，副边a、c相互换；对/Y3，副边a、c相互换后，再b、c相互换；对逆序，在原边A、B、C三相中任选两根线对调。更改完接线后，再通电检查，直至励磁变压器接线为/Y11为止。本例提示：（1）虽然错在变压器接线，却表现为励磁输出异常，容易认为是励磁装置本身有问题，张冠李戴；（2）有时接线没有错，但上一级A、B、C相别不对，也会形成逆序，送电时应予检查。例8：电机启动投励后，功率因素表指示异常。故障现象：励磁装置仪表盘上装功

8、率因数cos表，合高压断路器DL后cos表指针滞后满偏，投励后指针应从滞后摆向超前，但有时发现投励后指针严重滞后。原因分析：电机的电子电压、经PT线引入100V至励磁柜，定子电流经CT变换成5A也引入励磁柜，两者直接送入cos表端子。所以cos表直观反映定子电流Id、定子电压Ue之间的相位关系。又由于定子、转子之间的磁场耦合，使励磁电流If与Id、cos三者满足“U”型曲线变化关系。要cos表指示正常，要重视两方面：A 送入cos的CT、PT信号应满足下列三者之一（通常选（1）较多）：（1） CT为A相电流，PT为B、C相电压。（2） CT为B相电流，PT为C、A相电压。（3） CT为C相电流

9、，PT为A、B相电压。B.CT、PT的接线端子位置应准确。如以（1）为例，A相有头端（亦称正极性端）和尾端两根线，不能接错位置；B、C相各有一根线引入励磁柜端子，也不能接错位。电机启动后还应通过cos状态指示来判断上述引入信号及接线是否有错。正确的状态是：If增加时，cos指针从超前方向移动；If减小时，cos指针向滞后方向移动；cos超前时，无功功率Q前为“”，cos滞后时，Q前为“”；当cos为1时，Id值最小，当cos偏离1时向超前或滞后移动Id都增大。当接线错位就会出现投励后，cos表指示异常。处理办法：当cos表指示异常，应检查CT、PT接线，找出接错点。最好停机后换线，因开机时，CT线不能开路，PT线不能短路。本例提示：有时也会发现接线完全正确的情况下，cos表指示不对，经查是cos表内部接反了，虽然这种情况比较少见，也应留意。至此，列述了共8项典型故障实例，它们基本属于“故障的根源在励磁柜外，故障的表现在励磁柜中”一