励磁变压器检修

2电工电气 (20 6 No. )作者简介：陈朋(1987- )，男，硕士，从事电力变压器的研发工作；韦良斌(1978- )，男，工程师，本科，从事大型电力变压器的研发工作； 陈传明(1982- )，男，工程师，本科，从事110kV 电力变压器的设计工作； 宋文翠(1988- )，女，硕士，从事110kV 电力变压器的设计工作。

一台检修变压器无励磁分接开关问题的分析与处理陈朋1，韦良斌2，陈传明2，宋文翠2(1 山东电工电气集团智能电气有限公司，山东 济南 250022；2 山东电力设备有限公司，山东 济南 250022)摘 要：介绍了一台110kV 主变在工厂化检修过程中无励磁分接开关出现的问题，通过对该变压器无励磁分接开关电气原理图的理论分析，并结合国内变压器和无励磁分接开关制造技术的发展历程，判定故障问题发生的根源在于实物与原理图的不统一，进而得出了该案例的处理方案，该案例的分析与处理过程对电力变压器的工厂化检修具有参考意义。

关键词：变压器；工厂化检修；无励磁分接开关；分析中图分类号：TM403.4 文献标识码：B 文章编号：1007-3175(2016)11-0028-03Abstract: Introduction was made to the problem of the off-circuit tap-changer for a 110kV main transformer in the factory overhaul pro -cess. By theoretically analyzing the electrical principle diagram of the transformer off-circuit tap-changer, combining with the development history of domestic transformer and off-circuit tap-changer manufacturing technology, this paper judged that the malfunction problem was caused by the disunity between the entity and the schematic diagram, so as to obtain the processing scheme of this case. The case analysis and treating processes provide references for factory overhaul of power transformer. Key words: transformer; factory overhaul; off-circuit tap-changer; analysisCHEN Peng , WEI Liang-bin 2, CHEN Chuan-ming 2, SONG Wen-cui 2（ Shandong Electrical Engineering & Equipment Group Intelligent Electric Co., Ltd, Jinan 2 0022, China ;2 Shandong Power Equipment Co., Ltd, Jinan 2 0022, China ）Analysis and Treatment of Off-Circuit Tap-Changer for aTransformer in Maintenance0 引言随着国家电网公司“三集五大”概念的提出，对“大检修”体系建设也提出了明确要求。

励磁系统常见故障及应对措施摘要：保持励磁系统良好状态，对于水电站安全生产具有十分重要的作用，因此本文对励磁系统工作原理、常见故障及其应对措施进行了探讨。

关键词：故障；措施；励磁系统；水轮发电机励磁系统（excitation system）是向水轮发电机转子绕组提供磁场电流的装置，其主要作用是维持发电机电压在给定水平上、合理分配无功以及提高电力系统运行稳定性[1]。

可见，维护和调试好励磁系统对于保障水电生产的安全运行意义重大。

但是我们也知道任何设备在运行中都可能出现故障，如何针对故障快速诊断和排除是维护人员重要职责和任务，励磁系统自然也不例外，因此本文对水轮发电机励磁系统常见故障与应对措施进行了探讨。

1 水轮发电机励磁系统工作原理1.1 关于励磁方式水轮发电机的励磁方式分他励和自励两大类。

他励主要是以励磁机作为励磁电源的一种励磁方式，自励的励磁电源取自发电机自身。

虽然他励方式不受发电机运行状态影响，励磁可靠性较高，但是结构较为复杂，多出现在旧式励磁系统中，目前基本上采用自励方式。

在自励方式中，应用较多的是可控硅静态励磁方式，它没有旋转部分，维护相对简单。

可控硅静态励磁方式又分为自并励和自复励两种形式，两者比较起来自并励方式从技术、维护、可靠性和造价等方面都更为成熟和适用，因而应用更广泛，故此本文将自并励方式作为讨论的基础。

1.2 自并励系统的原理与构成如图1所示，自并励系统利用接在发电机端的励磁变压器励磁交流电源，通过晶闸管整流装置变换为直流励磁电源。

再结合图2，水轮发电机励磁系统由励磁调节器、励磁整流装置、起励装置、灭磁装置、励磁变压器以及保护、测量等装置组成。

其中励磁系统由励磁调节器与功率灭磁单元构成，励磁调节器根据所检测到的发电机电压、电流等信号，按照一定的控制准则自动调节功率灭磁单元的输出；而励磁控制系统则涵盖了励磁系统和同步发电机，通过励磁控制系统可以实现对发电机电压、电力系统无功分配的控制。

励磁系统二次设备检修一、励磁系统概述（一）、检修范围本规程适用于我厂Q5S-O/U251-S6000励磁系统二次设备（包括励磁调节柜、磁场开关柜、励磁整流柜及相关电流电压回路设备）的定期检修。

Q5S-O/U251-S6000型号的说明：Q——四通道，双自动通道加两个独立的手动通道5——采用微处理器系统5000S——整流桥配置为标准型（n-1冗余，即当一个整流桥故障时，系统仍能够满足最大的励磁功率）O——无任何附加功能U2——整流桥型号UNL133005——运行的整流桥数目1——整流桥每臂一只可控硅，三相六脉冲S——单断口直流开关6000——直流开关的额定电流（二）、励磁系统简介我厂发电机励磁系统采用ABB公司的UNITROL-5000系统。

UNITROL-5000是UNITROL系列的第五代励磁调节器，用于同步发电机精致励磁系统。

励磁系统组成:本系统主要由机端励磁变压器、可控硅整流装置、自动电压调节器、灭磁和过电压保护装置、起励装置、必要的监测、保护、报警辅助装置等组成。

AVR采用双具通道数字式微机励磁调节器，有稳定发电机电压和合理分配无功以及提高电力系统稳定性的作用。

本调节器具有手动和双自动通道，各通道之间相互独立，可随时停用任一通道进行检修。

各备用通道可相互跟踪，保证无扰动切换。

AVR与DCS接口实现控制室内对AVR的远方操作。

励磁装置的电源取自连接在发电机出线上的功率整流变压器。

励磁系统的控制是由SCR整流桥回路的相位控制而得到的。

SCR的触发信号是由控制器中的数字调节器产生的。

在其余的控制选项中，主控制器CH1或主控制器CH2都可以是工作的主控制器，而通过软件自动监控这两个主控制器，以决定那一个应当是工作的主控制器，那一个是后备的主控制器。

两个独立的触发回路和自动跟踪的采用，保证了主、后备控制器之间的平稳切换。

从而控制发电机转子绕组的直流电压和直流电流。

（三）、UNITROL-5000 励磁系统概述UNITROL-5000 励磁系统的整个系统可分为四个主要部分：a) 励磁变压器( - T02 )b) 两套相互独立的励磁调节器（-A10，-A20）c) 可控硅整流桥单元–G31...... -G34d) 起励单元（-T03，-A03，-Q03）和灭磁单元（-Q02，-F02，-R02）在静态励磁系统（常称自并励或机端励磁）中，励磁电源取自发电机机端。

总则1、本检修规程包含汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件和厂内励磁系统各设备的检修细则；2、Ⅰ、汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件1 总则1.1 本技术条件适用于汽轮发电机交流励磁机励磁系统。

1.2 本技术条件未包括供货范围。

供货范围、备品备件数量以及专用工具、仪器、仪表等，由供需双方共同商定。

1.3 凡本技术条件中未规定的事项，以及对具体产品的特殊要求，由供需双方共同商定。

1.4 本技术条件的解释权属水利电力部汽轮发电机标准化技术委员会。

2 技术规范及技术条件2.1 使用环境。

2.1.1 海拔高度不超过1000m。

2.1.2 周围最高空气温度为40℃。

2.1.3 当海拔高度超过1000m 时，周围最高空气温度的相应规定如表1。

表1 不同海拔高度时周围最高空气温度2.1.4 周围最低空气温度：对于直接水冷的整流器为5℃。

对于采用其它冷却方式的装置-10℃。

2.1.5 冷却水温为20～30℃。

2.1.6 月平均最大相对湿度为90%。

2.1.7 装置安装地点，周围空气应比较干净，无爆炸危险及足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体。

调节器安装地点应有防尘及通风措施。

2.1.8 当周围温度、湿度、环境条件超出以上规定时，需方应与制造厂协商。

2.2 主要性能2.2.1 当同步发电机的励磁电压和电流不超过其额定励磁电流和电压的1.1 倍时，励磁系统应保证连续运行。

2.2.2 励磁系统稳态顶值电压倍数(强励倍数)取2 倍。

需方有特殊要求时，可与制造厂协商取较高数值。

2.2.3 当稳态顶值电压倍数不超过2 倍时，励磁系统稳态顶值电流倍数与稳态顶值电压倍数相同。

当稳态顶值电压倍数大于2 倍时，稳态顶值电流倍数为2 倍。

2.2.4 励磁系统允许强励时间。

空气冷却励磁绕组的汽轮发电机：2 倍额定励磁电压，50s；水内冷和氢内冷励磁绕组的汽轮发电机，2 倍额定励磁电压，10s。

2.2.5 励磁系统允许的短时过励磁时间，根据发电机转子绕组允许过负荷能力确。

励磁检修规程1、安全条件2、对检修人员的要求3、检修前准备工作4、小修操作5、大修操作6、结束工作7、主要故障我厂励磁系统是瑞士ABB生产的静态励磁系统UNITROL-5000 型。

本规程主要是为维护人员准备的，维护人员应有深厚的电气工程和机械知识，维护应只能由经过UNITROL-5000训练的人员进行。

1安全条件：1.1、进入控制柜操作，应特别小心。

1.2、接触系统带电部件会造成严重伤害。

没有专业知识及没有采取防护措施的操作人员不可以进入控制归。

调节柜（+ER ）电压超过50V，它的所有带电部件都有防意外接触保护。

1.3、整流柜（+EG）（散热器，母线等）与励磁系统变压器的次级或转子相连，其部件的电压极端危险。

因此这些部件有有机玻璃罩，防止意外接触。

如果在柜内进行维护操作，必须移开这些罩。

在柜内进行任何工作，都应十分小心。

1.4、由于励磁变压器次级电压和转子励磁电压接入励磁柜，当有故障发生时，柜内存在短路电流的危险。

1.5、在灭磁开关柜中（+EE），灭磁开关和灭磁电阻直接与转子连接，因此任何时候都会有危险电压。

1.6、安全环境条件1.6.1、周围空气温度：+5oC —+40oC162、相对空气湿度：5% —85%163、空气质量：无微粒164、控制柜的防护等级：IP212、对检修人员的要求：2.1、调试人员必须熟悉本励磁系统的“功能说明”和“用户手册”2.2、必须熟悉在励磁系统本地操作或在远程操作的控制组件，以及运行和报警显示。

2.3、必须熟悉运行、调试、维护和修理程序。

2.4、熟悉励磁系统的电源，知道紧急停机措施，并能在发生紧急故障时，切断系统电压。

2.5、所有工作人员应知道灭火器的位置和操作，并知道紧急出口的位置。

3、检修前准备工作:3.1、所有通向励磁系统的电缆和电线都以接线、连接并测试（按示意图连接相应端子），包括电压回路、电流回路和保护回路。

3.2、交直流电源完备，并随时可接通。

3.3、若计划中有发电机测试和初始测试的话，要准备好励磁变压器用临时电源，并随时可接通。

发电机电气部分检修规程一、总则为了确保发电机的安全稳定运行，延长其使用寿命，提高发电效率，特制定本检修规程。

本规程适用于各类发电机电气部分的检修工作。

二、检修周期发电机电气部分的检修周期应根据发电机的运行状况、使用环境、制造质量等因素综合确定。

一般情况下，小修周期为半年至一年，大修周期为三年至五年。

但如果发电机在运行中出现异常情况，应及时进行检修。

三、检修前的准备工作1、查阅发电机的运行记录、故障记录等相关资料，了解发电机的运行状况和存在的问题。

2、制定详细的检修计划，包括检修项目、检修进度、人员安排、所需工具和材料等。

3、准备好检修所需的工具、量具和仪器，如扳手、螺丝刀、兆欧表、示波器等，并确保其完好可用。

4、对检修人员进行技术交底和安全培训，使其熟悉检修任务和安全注意事项。

四、发电机定子的检修1、定子铁芯的检查检查定子铁芯表面有无锈斑、磨损、局部过热等现象。

用榔头敲击铁芯，检查有无松动现象。

检查铁芯风道是否畅通，有无堵塞。

2、定子绕组的检查检查定子绕组的绝缘层是否完好，有无破损、老化、龟裂等现象。

用兆欧表测量定子绕组的绝缘电阻，其值应符合规定要求。

检查定子绕组的接头是否紧固，有无过热、变色等现象。

3、定子引出线的检查检查定子引出线的绝缘层是否完好，有无破损、老化等现象。

检查引出线的接头是否紧固，有无过热、变色等现象。

五、发电机转子的检修1、转子铁芯的检查检查转子铁芯表面有无锈斑、磨损、局部过热等现象。

用榔头敲击铁芯，检查有无松动现象。

2、转子绕组的检查检查转子绕组的绝缘层是否完好，有无破损、老化、龟裂等现象。

用兆欧表测量转子绕组的绝缘电阻，其值应符合规定要求。

检查转子绕组的接头是否紧固，有无过热、变色等现象。

3、滑环和电刷的检查检查滑环表面是否光滑，有无磨损、烧伤等现象。

检查电刷的磨损程度，及时更换磨损严重的电刷。

调整电刷的压力，使其均匀一致。

六、发电机励磁系统的检修1、励磁调节器的检查检查励磁调节器的各项参数设置是否正确。

变压器无励磁分接开关检修作业程序及质量控制要求变压器无励磁分接开关主要用于变压器的无励磁分接操作，能够实现变压器的额定容量的不同输入电压，以满足特定负载的要求。

为了确保无励磁分接开关的正常运行，需要进行定期的检修作业，并制定相应的质量控制要求。

下面是变压器无励磁分接开关检修作业程序及质量控制要求的详细解释：一、检修作业程序：1.检查操作手册：在进行检修作业前，需要仔细查阅操作手册，了解无励磁分接开关的工作原理、操作方法和注意事项，并确认所需检修材料。

2.断电操作：在检修开始前，确保无励磁分接开关已经断电，并对其进行申请停电，然后进行接地操作，确保工作环境安全。

3.清洁检查：使用干净的布或刷子清洁无励磁分接开关的表面和内部，清除灰尘和杂物，保持开关外观清洁。

4.接触器检查：检查无励磁分接开关的接触器，确保接触器表面无腐蚀、磨损和变形现象，并进行必要的维护和更换。

5.绝缘检查：使用绝缘电阻计检测无励磁分接开关的绝缘情况，确保绝缘电阻达到规定的标准值，如不符合要求，则进行绝缘处理。

6.机械检查：检查无励磁分接开关的机械部件是否正常运行，如轴承、齿轮、连杆等，确保无卡阻、松动等现象，并进行必要的维护和更换。

7.开关机构检查：检查无励磁分接开关的开关机构，包括操作杆、限位机构等，确保开关机构灵活可靠，并进行必要的调整和固定。

8.电气连接检查：检查无励磁分接开关的电气连接情况，确保连接牢固可靠，如有松动、腐蚀等情况，及时进行修复。

9.功能测试：在检修完成后，进行无励磁分接开关的功能测试，确认其正常工作，并记录检修情况和测试结果。

10.恢复供电：在确认无励磁分接开关正常工作后，恢复供电，并进行运行试验，确保开关能够正常运行。

二、质量控制要求：1.考核培训：对从事无励磁分接开关检修作业的人员进行必要的培训和考核，确保其具备操作技能和安全意识。

2.工具设备：为无励磁分接开关检修作业配备必要的工具设备，包括清洁工具、检测仪器、维修工具等，确保检修作业的顺利进行。

3、常见故障及维修一、注意事项1、励磁设备尤其是功率单元、微机单元应保持通风、干燥，屏底下及旁边无积水及放射性、腐蚀性等物品2、微机旁不得有较大的磁场、电厂3、屏体外壳应与大地连接牢靠4、当出现故障影响设备正常运行时应及时停机检修5、检修时应停机跳灭磁开关、阳极刀闸及相关的的电源6、设备在运行时，严禁用手或导体触摸任何裸露在外的带电体和器件管脚！！！7、设备在运行时，严禁带电焊接原来虚焊、脱焊或增加、更换元器件！！！8、设备在运行时，严禁随意拆卸调节器！！！9、设备在运行时，不得关掉风机、微机工作电源！！！二、故障维修指导对于已调试好正常运行的微机装置，经过一段时间运行后，出现故障，就维修的总原则来说，无非就是更换保险、芯片（集成块）、继电器等，但具体到哪个保险、继电器或芯片时，就要分析具体的故障，以下是结合现场碰到的问题作一些分析，以供维修人员和运行人员参考。

1、励磁报转子过压（复归即可）原因为非正常灭磁、保护动作、直接调灭磁开关灭磁2、欠励指示灯亮这时应查看无功表、功率因数表，确认机组是否进相，并相应的增加励磁电流。

3、强励报警表明机组曾经出现过强励，这时调节器将自动限制励磁电流不超过额定值，并限制增磁，20秒后将自动解除强励限制，分油开关则立即解除该限制4、风机停风表明风机回路有故障，这时调节器将自动限制励磁电流不超过80%额定值，但可人工减磁，该限制待风机回路正常后自动复归5、整流故障表明至少有一可控硅臂的快熔融断，限制同上，该限制待更换元件后自动复归6、脉冲消失同步回路可能有故障，手动运行方式下报脉冲消失属正常。

此时只通过继电器的节点向外发信号，不作操作限制7、发电机失磁现象①转子电流表为0②定子电流表升高且摆动③有功功率表降低且摆动④无功功率表指示为负值⑤功率因数表指示进相⑥发电机母线电压降低且摆动⑦发电机有异常声音8、避免过励磁方法①防止电压过高运行②加装过励磁保护，根据变压器特性曲线和不同的允许励磁倍数发出警告信号或切除变压器三、常见故障、原因及参考处理办法。