勵(lì)磁系統(tǒng)作為大型發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，它在機(jī)組并列后維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在給定水平并控制機(jī)組無功功率的合理分配，不僅對(duì)提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性有重要作用，還在燃機(jī)拖動(dòng)起動(dòng)階段發(fā)揮重要作用。在機(jī)組的整套起動(dòng)過程中，需根據(jù)相關(guān)規(guī)程對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。

本文通過分析一起整套起動(dòng)過程中滅磁試驗(yàn)波形異常事件發(fā)生的原因，提供一些處理勵(lì)磁系統(tǒng)故障的基本思路，并針對(duì)性地提出一些建議。

1 勵(lì)磁電壓波形異常現(xiàn)象

根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)規(guī)程，機(jī)組整套起動(dòng)過程中需在發(fā)電機(jī)空載條件下進(jìn)行滅磁試驗(yàn)。滅磁試驗(yàn)分為正常逆變滅磁、跳滅磁開關(guān)滅磁、遠(yuǎn)方滅磁、保護(hù)動(dòng)作跳滅磁開關(guān)4種方式進(jìn)行。通過滅磁試驗(yàn)來檢查跳滅磁開關(guān)是否正常、測(cè)定滅磁時(shí)間常數(shù)，同時(shí)對(duì)滅磁過程進(jìn)行錄波以檢驗(yàn)滅磁過程中觸發(fā)角的變化和跨接器投入情況等。近年來滅磁失敗引起故障范圍擴(kuò)大的事故時(shí)有發(fā)生。

某燃機(jī)電廠6號(hào)機(jī)組采用進(jìn)口勵(lì)磁系統(tǒng)。整套起動(dòng)期間，首次跳滅磁開關(guān)滅磁試驗(yàn)完畢后發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁電壓波形異常。試驗(yàn)波形如圖1所示，作為對(duì)比，圖1中也給出了同項(xiàng)目5號(hào)機(jī)組相同試驗(yàn)項(xiàng)目的波形。

圖1 跳滅磁開關(guān)滅磁試驗(yàn)波形1

根據(jù)該型勵(lì)磁系統(tǒng)原理，在接收到外部保護(hù)跳閘信號(hào)時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器瞬時(shí)封脈沖，同時(shí)跨接器動(dòng)作，向轉(zhuǎn)子回路中投入滅磁電阻。磁場能量由轉(zhuǎn)子繞組和滅磁電阻構(gòu)成的回路消耗。

由圖1波形可以看到，6號(hào)機(jī)組滅磁開關(guān)跳開后，勵(lì)磁電壓瞬時(shí)反向，最大反向電壓為◆116.3V，與5號(hào)機(jī)組相同試驗(yàn)時(shí)正確的波形基本相同，但在160ms后即保持◆80V左右，直至340ms后迅速歸零。

為排除試驗(yàn)接線問題導(dǎo)致的波形異常，緊固試驗(yàn)接線，并對(duì)廠家內(nèi)部接線進(jìn)行緊固檢查。起勵(lì)后再次進(jìn)行跳滅磁開關(guān)滅磁試驗(yàn)，錄取波形，試驗(yàn)儀器錄到的跳滅磁開關(guān)滅磁試驗(yàn)波形如圖2所示。

圖2 跳滅磁開關(guān)滅磁試驗(yàn)波形2

由圖2看出，勵(lì)磁電壓波形依然出現(xiàn)同樣的異?，F(xiàn)象，且勵(lì)磁電流正常衰減，需進(jìn)一步分析波形異常原因。

2 原因分析及處理

針對(duì)兩次試驗(yàn)波形異常的形成原因，勵(lì)磁廠家回復(fù)從波形來看勵(lì)磁電流平穩(wěn)下降，說明滅磁回路投入，保護(hù)跳閘之后勵(lì)磁電壓會(huì)有短暫的采樣失真問題。但錄波儀器的勵(lì)磁電壓采樣回路是接在端子排上，而端子排由廠家配線引自開關(guān)柜銅排。同樣類型的5號(hào)機(jī)組并沒有出現(xiàn)此問題。廠家此回復(fù)并不能解釋勵(lì)磁電壓波形畸變的原因。

經(jīng)分析后，試驗(yàn)人員認(rèn)為可能原因如下：①錄波儀器參數(shù)設(shè)置問題；②錄波儀器通道問題或錄波儀器內(nèi)部虛接；③滅磁回路中電阻元件或跨接器連接存在問題；④滅磁開關(guān)滅弧柵位置錯(cuò)位或開關(guān)接觸面斷開不及時(shí)。

為進(jìn)一步查明波形異常原因，分別在兩個(gè)通道下通過逆變方式滅磁。錄波儀器使用的錄波模板不變，同時(shí)設(shè)置勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)此次滅磁試驗(yàn)進(jìn)行錄波。試驗(yàn)儀器錄取的波形如圖3所示。

圖3 雙通道逆變滅磁波形

由圖3可看出，勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流均正常衰減。A通道逆變滅磁時(shí)反向勵(lì)磁電壓最大-818.0V，B通道逆變滅磁時(shí)反向勵(lì)磁電壓最大-818.6V。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器與錄波儀器所錄波形基本一致，說明勵(lì)磁電壓試驗(yàn)采樣回路無誤，錄波儀器通道設(shè)置正確。

所以造成勵(lì)磁電壓波形異常的原因可能存在于跳滅磁開關(guān)滅磁方式的耗能回路中。對(duì)滅磁電阻及跨接器進(jìn)行檢查，并與設(shè)計(jì)圖紙核實(shí)。滅磁電阻測(cè)量阻值基本正確無誤，與設(shè)計(jì)一致；跨接器開關(guān)模塊接線方式正確，與設(shè)計(jì)一致；對(duì)滅磁開關(guān)本體及滅弧柵進(jìn)行解體檢查，均無異常。

再次組織人員協(xié)助廠家對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部接線進(jìn)行排查，同時(shí)檢查勵(lì)磁調(diào)節(jié)器各項(xiàng)設(shè)置，發(fā)現(xiàn)盤柜內(nèi)勵(lì)磁電壓采樣接線位置錯(cuò)位，勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁電壓采樣線陽極接錯(cuò)位置，如圖4所示。

圖4 勵(lì)磁電壓采樣位置

如圖4所示，勵(lì)磁電壓陽極采樣點(diǎn)本應(yīng)接在滅磁開關(guān)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)，實(shí)際接在了整流橋側(cè)。因兩臺(tái)機(jī)組為鏡面布置，轉(zhuǎn)子進(jìn)線位置在完全相反的兩個(gè)方向，廠家安裝人員在安裝時(shí)未注意兩套勵(lì)磁系統(tǒng)的區(qū)別，導(dǎo)致6號(hào)機(jī)組勵(lì)磁電壓采樣位置接錯(cuò)。

經(jīng)過與廠家技術(shù)人員商討更換采樣點(diǎn)位置方法，制定處理方案及安全措施。現(xiàn)場確認(rèn)位置后，對(duì)勵(lì)磁電壓采樣線接線位置進(jìn)行更改。

3 效果驗(yàn)證

處理完畢后連接好錄波儀器，在滅磁開關(guān)前后各設(shè)置一個(gè)勵(lì)磁電壓采樣點(diǎn)。通過對(duì)比兩個(gè)采樣點(diǎn)采樣的勵(lì)磁電壓波形，驗(yàn)證勵(lì)磁電壓波形畸變是否由采樣位置錯(cuò)誤引起。

再次起動(dòng)6號(hào)機(jī)組，分別在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的A、B通道下進(jìn)行跳滅磁開關(guān)滅磁試驗(yàn)，錄取試驗(yàn)波形如圖5所示，其中曲線1、4為整流橋側(cè)電壓；曲線3、6為滅磁開關(guān)轉(zhuǎn)子側(cè)電壓；曲線2、5為勵(lì)磁電流。

圖5 跳滅磁開關(guān)滅磁試驗(yàn)波形3

由圖5波形可見，轉(zhuǎn)子側(cè)勵(lì)磁電壓（曲線3、6）正常平穩(wěn)變化，整流橋側(cè)勵(lì)磁電壓（曲線1、4）與之前異常波形一致。檢查勵(lì)磁系統(tǒng)錄取的波形，與錄波儀器錄取的轉(zhuǎn)子側(cè)勵(lì)磁電壓（曲線3、6）波形一致。下面結(jié)合圖5及相關(guān)文獻(xiàn)，詳細(xì)分析滅磁動(dòng)作過程。

封脈沖后，磁場斷路器分閘之前，因轉(zhuǎn)子電流不能突變，所以最后導(dǎo)通的兩個(gè)晶閘管將始終保持導(dǎo)通狀態(tài)，直到晶閘管中流過的電流低于維持電流而自行關(guān)斷。滅磁開關(guān)斷開前，轉(zhuǎn)子電壓和轉(zhuǎn)子電流根據(jù)滅磁電阻和轉(zhuǎn)子繞組組成的回路特性衰減。

滅磁開關(guān)斷開后，整流橋側(cè)電壓根據(jù)整流橋側(cè)的回路特性衰減。此時(shí)整流橋側(cè)測(cè)得的電壓等于滅磁開關(guān)處的弧壓與滅磁電阻上電壓的疊加，是一個(gè)暫態(tài)綜合疊加的過程。直至完全熄弧，滅磁開關(guān)整流橋側(cè)電壓消失。再經(jīng)過一定延時(shí)后，整流橋交流側(cè)開關(guān)斷開。

此試驗(yàn)驗(yàn)證了本次整套起動(dòng)過程中勵(lì)磁電壓波形異常確實(shí)是由勵(lì)磁電壓采樣位置錯(cuò)誤引起，而非勵(lì)磁系統(tǒng)其他故障。驗(yàn)證完畢后拆除試驗(yàn)接線，復(fù)歸勵(lì)磁系統(tǒng)信號(hào)，繼續(xù)進(jìn)行整套起動(dòng)。

4 結(jié)論

跳滅磁開關(guān)滅磁試驗(yàn)是故障停機(jī)時(shí)保障機(jī)組安全的最后一道防線，其可靠性至關(guān)重要。當(dāng)機(jī)組內(nèi)外部故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作后需要?jiǎng)?lì)磁系統(tǒng)能迅速斷開發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路，并將轉(zhuǎn)子繞組中的能量迅速消耗掉，避免事故擴(kuò)大。本文在整套起動(dòng)過程中發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁電壓波形異常，立刻進(jìn)行異常原因分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理了勵(lì)磁電壓采樣畸變異常問題，保證了機(jī)組的正常帶負(fù)荷試運(yùn)。

造成本次滅磁異常的主要原因是廠家在生產(chǎn)時(shí)未嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行出廠檢查導(dǎo)致，也反映出了在整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)試過程中存在的各方把關(guān)不嚴(yán)的問題。

為杜絕此類事故，總結(jié)以下建議：①廠家在入場檢查時(shí)，應(yīng)認(rèn)真核對(duì)設(shè)計(jì)圖紙與實(shí)物差別，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的問題，特別是通性問題；②單體調(diào)試單位應(yīng)完善靜態(tài)調(diào)試方案，在靜態(tài)試驗(yàn)時(shí)與廠家密切配合，認(rèn)真檢查各回路；③系統(tǒng)調(diào)試人員應(yīng)完善整套起動(dòng)方案，把好最后一道關(guān)卡，在試驗(yàn)時(shí)應(yīng)認(rèn)真檢查波形及各項(xiàng)參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，有疑問必須處理后才能繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)；④勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn)時(shí)，現(xiàn)場試驗(yàn)人員應(yīng)熟悉勵(lì)磁系統(tǒng)原理及各方式下系統(tǒng)參數(shù)特點(diǎn)，及時(shí)處理試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的各項(xiàng)異常。參建各方應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行各項(xiàng)措施避免機(jī)組帶缺陷并網(wǎng)。

本文編自2022年第7期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“一起燃機(jī)勵(lì)磁電壓異常原因分析及預(yù)防建議”，作者為紀(jì)虎軍、趙俊杰 等。