水轮发电机组自并励静止励磁原理及故障处理

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。

分析励磁系统常见故障排除与解决方法摘要：以某水电站为例，介绍小型水轮发电机励磁系统的组成及其典型故障的排查处理办法，提出小型水轮发电机励磁系统模拟试验方法，为励磁系统故障判断提供良好的检测条件，帮助维修人员快速判断发电机励磁系统故障的部位或元件。

关键词：发电厂；发电机;励磁系统1 励磁系统介绍励磁系统的功能包括无功分配、电压控制、电力设备安全运行以及电力稳定性等，通过了解静态励磁系统可知，励磁电源来源于发电机的机端位置处。

励磁变压器中的输入电压从发电机端的电压降至整流单元来获取，晶闸管跨界器、灭磁电阻和磁场断路器共同构成灭磁回路。

与励磁调节器有一致功能的是接口电路，被广泛应用于控制和测量信号的电隔离中。

励磁系统在实际的使用过程中实现了对硅整流器的有效运用，通过对励磁电流进行有效控制，完成对同步发电机端电压的有效控制，系统由可控硅整流器单元、励磁调节器、励磁变压器、灭磁单元及起励单元构成。

2发电机励磁回路工作原理某水电站发电机励磁回路由励磁主电路、起励回路、励磁自动调节控制单元等组成。

2.1励磁主电路由空气开关QF1、励磁变压器LB、主熔断器FU5~7、三相半控桥式整流电路（二极管D1~3、晶闸管VT1~3及相应的过压RC保护组成）、整流电源输入端过压保护（熔断路FU1~3、压敏电压RF1~3组成）、整流电源输出端过压保护（熔断器FU4、压敏电阻RF4组成）、灭磁二极管D4组成。

2.2起励电路由开关QF2、起励控制开关SA、中间继电器ZJ、整流二极管D5等组成，开机时可通过此回路实现发电机起励升压，一旦发电机建压成功，ZJ动作，其常闭触点将起励回路切断，由励磁调节器实现发电机的自动励磁调节控制。

2.3励磁自动调节控制单元励磁自动调节控制单元包括电压互感器TV1、励磁调节器、发电机电流反馈用电流互感器TA和电阻Rf等组成。

发电机出口端A、B、C三相电压经熔断器FU8~10输入到三相测量电压互感器TV1，其Y形接法输出A1、B1、C1、N1（线电压41.6V）接至DKL-11型励磁调节器端子，一是为励磁调节器提供工作电源；二是为晶闸管提供同步控制基准信号，以实现晶闸管导通角的精准控制。

水轮发电机的结构、运行及故障分析处理水轮发电机的结构、运行及故障分析处理一、发电机的主要结构原理发电机采用立轴半伞式水轮发电机，推力轴承位于发电机转子下部的下机架上。

轴系由上端轴、转子支架中心体、发电机主轴和水轮机主轴组成。

并由发电机上导轴承支撑。

发电机采用密闭双路无风扇自循环端部回风空气冷却系统，热风由12个固定在定子机座周围的针式高效冷却器冷却（三峡发电机采用了半水冷方式，即转子为空冷，定子为水内冷）。

1、发电机转子：主要由转子支架、磁轭和磁极等部件组成。

（1）转子支架：是将主轴和磁轭连接成为一体的中间部件，主要作用固定磁轭和传递转矩。

采用圆盘式结构，由精加工后的中心体和四瓣扇形体在现场按专门焊接工艺焊接成整体。

（2）转子磁轭：采用2mm厚的高强度DER450薄钢板冲制而成，磁轭宽570mm，每片4个极，采用1个极距交错双向叠片方式，以保证键槽垂直，螺杆受剪力小，磁轭轴向分8段，段间设40 mm高的通风沟7个，用高强度拉紧螺杆把紧成整体。

（3）转子磁极：是产生发电机磁场的主要部件。

由磁极铁芯、线圈和阴尼绕组等部件组成。

铁芯由1.5 mm厚DJL350钢板迭成，用压板及拉紧螺杆把合成整体。

极靴部位装有纵、横阻尼绕组。

磁极线圈由带散热翅的异型铜排绕制而成。

匝间垫以F级绝缘材料与铜排热压成整体。

磁极借助鸽尾和磁极健固定于磁轭上，为保证磁极鸽尾受力均匀性在磁极冲片两鸽尾间设有均力槽。

2、推力轴承：采用具有良好的调节性能的多波纹弹性油箱支撑结构。

承担机组转动部分的全部重量和水流作用下轴向水推力，并把这些力通过下机架传递到基础上。

推力瓦采用弹性金属塑料瓦，托瓦由托盘支撑，轴承润滑油冷却采用外加泵外循环冷却方式，采用5台4B60-16/3V盘式电动油泵（其中一台备用），每台冷却器油流量60立方米每小时，压力0.14Mpa，冷却水流量65立方米每小时，压力0.6Mpa.。

3、下机架：下机架用来安装推力轴承和制动器，承受机组转动部分的全部重量和水的轴向推力。

试述水轮发电机的运行及故障分析处理1. 引言1.1 水轮发电机的基本原理水轮发电机是利用水能转换为机械能，再利用机械能推动发电机发电的一种装置。

其基本原理是利用水的动力能将水轮转动，进而带动发电机内部的转子旋转而产生电能。

具体来说，水轮发电机的基本组成包括水轮机、发电机和调速控制系统。

当水流经过水轮机的叶片时，水的动能转换为机械能，驱动水轮机转动。

水轮机连接着发电机的转子，转动的水轮机会带动转子一起旋转，通过磁场感应原理产生电能。

调速控制系统则是用来控制水轮发电机的转速，以确保其在不同负载下都能稳定运行。

水轮发电机的基本原理是利用水的动能转换为机械能，再转换为电能的过程，是一种可再生清洁能源发电方式。

其具有利用水能丰富、排放无害、运行稳定等优点，在能源产业中发挥着重要的作用。

通过对水轮发电机的基本原理的深入理解，可以更好地运行和维护水轮发电机，确保其长期稳定运行，为电力生产提供可靠的保障。

1.2 水轮发电机在能源产业中的重要性水轮发电机在能源产业中的重要性还体现在其高效率、可靠性和经济性方面。

相比传统的火电和燃煤发电厂，水轮发电机具有更高的发电效率，减少了能源浪费和环境污染。

水轮发电机在建设和运行成本上也更为经济，能够为用户提供更加稳定的电力供应。

水轮发电机在能源产业中的应用不仅有助于实现清洁能源发展目标，还可以提高电力系统的运行效率和保障能源安全。

水轮发电机在能源产业中的重要性不容忽视，应当加强技术研究和设备维护，促进水轮发电机在能源领域的更广泛应用。

2. 正文2.1 水轮发电机的运行过程水轮发电机的运行过程是指通过水力能量驱动水轮发电机发电的整个过程。

水轮发电机的运行依赖于水库或河流等水源的供给，通过管道输送水流至水轮机，使水轮机叶片受到水流的冲击产生动力。

水流的动能转化为机械能驱动水轮机旋转，从而带动连接水轮机的发电机组发电。

在发电的过程中，水轮发电机会产生一定的噪音和振动，工作人员需要及时检查和调整设备，保证其正常运行。

水轮发电机励磁装置故障原因分析及处理探讨张其群发布时间：2021-10-05T08:16:16.612Z 来源：《基层建设》2021年第18期作者：张其群[导读] 励磁系统是水电站水轮发电机的重要组成部分，在水轮发电机运行过程中发挥着调不可替代的作用。

四川兴鼎电力有限责任公司四川省阿坝州 623500摘要：励磁系统是水电站水轮发电机的重要组成部分，在水轮发电机运行过程中发挥着调不可替代的作用。

励磁系统通过向发电机转子提供可调励磁直流电源，对发电机机端电压恒定进行控制，满足发电机运行和发电需要，提高电力系统稳定性。

在运行过程中，系统运行是否稳定还受到多方面因素影响，导致励磁系统故障问题发生，对于机组安全与经济性都带来了一定的影响。

本文就对水轮发电机励磁系统故障问题进行分析，并提出相应的处理和解决对策，确保发电机组运行正常。

关键字：水轮发电机；励磁；故障原因；处理在水电厂的发电机组中，励磁系统作为其核心的系统，其作用是进行励磁调整，以确保定子电压具有较高的稳定性。

通过合理的分配各台机组间无功功率，可以提高发电厂的发电机组的可靠性、电力系统的稳定性以及电厂的自动化水平。

因此，加强对水电厂励磁系统的研究具有重要的意义。

一、水电站水轮发电机励磁系统简介励磁系统在水电行业的主要作用是管理作用，主要体现在通过各种信号来调控水电站机组的运行使其一直处于较为稳定的状态，而励磁系统的主要运行方式分为自励型和他励型，自励又分为自复励和自并励两种，后续还会根据叠加方式的不同往下继续细分。

而励磁系统的运行原理是在接受到水电站发出的信号后将之转换成电流来确保机组的电稳定性，而后根据电流信号的大小判断使用自复励还是自并励的运行模式或者直接使用他励型来避开与电力系统的影响。

在励磁系统中使用的过程中还需要大量的设备，一般有励磁变压柜、调节器等较为高端的设备且这些设备都发挥着十分重要的作用。

二、水轮发电机励磁装置故障原因分析及处理水力发电的过程中，除了水轮机、发电机是电力系统的重要组成部分，发电机励磁系统在发电机发电可以发挥决定性的作用，励磁系统的好坏，工作状态是否正常，可以确定发电机产生电能，电能质量、工作状态是否正常。

浅析水轮发电机组常见故障及处理措施摘要近年来，我国设计并建成了大批水电站，纷纷投入到实际工程中，与此同时，所设计的水轮发电机单机容量在逐步增加。

如果不创新对水轮发电机的管理监测机制，不完善发电机结构的保护措施，那么一旦发生故障势必会对发电机整体造成重大损坏，甚至影响到整个水电厂的运转。

而由于水轮发电机的内部结构复杂，很多企业对其技术掌握不到位，当发电机出现问题时也无法及时采取有效措施加以修复，从而影响发电机的正常运行。

本文着重分析水轮发电机组发生故障的常见原因，并根据实际工程经验进行了深入研究，从而提出一些应急处理措施。

关键词水轮发电机；故障；技术；处理；效率前言水轮发电机组是水电厂能够正常运转的重要保障，对城市的电力供应起着不可替代的作用。

而水轮发电机组的运行安全之间影响到整个电力系统的供应稳定。

水轮发电机一旦出现安全故障，势必会对水电厂的经济效益和电网运行造成威胁。

随着社会现代化进程的不断加快，水轮发电机作为转换能源的重要设备需要持续地运转，在长期的工作环境下不可避免地出现一些问题。

作为水电厂的管理人员，就要熟练掌握水轮发电机的结构特点以及容易出现的故障和原因，并利用已有的技术条件进行维护和处理，以确保水轮发电机组能够及时投入到生产运行中。

1 水轮发电子的常见故障及处理措施水轮发电机组主要由水轮机、水轮发电机及其附属设备（调速、励磁装置）组成。

其中水轮发电机起着关键作用，其质量的好坏直接影响到整个水电厂的运行效率。

由于水轮发电机组在关闭的过程中需要花费一段时间，为了避免在此过程中产生过快的转速，就要保证转子的转动惯量达到足够的标准，因此就会使得发电子的转子较为笨重。

当发电机运行时，机组中的永磁机会产生磁源，不断地向发电机提供励磁电流。

顺轮发电机中的水轮机会带动转子将电流提供给发电机，所产生的旋转磁场会根据时间呈现正弦变化的规律。

当前我国已经建成了小、中、大型用于不同生产条件和便于城市建设的水电厂，规模已经遍布到全国各个范围。

水电站励磁系统故障产生原因及改进措施摘要：励磁系统作为水电站发电机的重要组成部分，在运行过程中如果突然出现问题，将对水电站的安全运行产生重大影响。

本文通过对水电站励磁系统常见故障进行分析，探析故障产生的原因并制定了相应的对策，期望为水电站磁力系统的维修及养护提供相应理论依据。

关键词：水电站；励磁系统；故障；应对措施发电机输出电压的实时调节是水电站发电机励磁系统中最重要的部分，以保证发电机运行的最大效率。

如果励磁系统出现问题，将使水电机组难以正常工作。

如果问题严重，将导致一系列不安全现象一、水电励磁系统的基本概念水电站励磁系统的结构分为励磁调节器以及励磁功率单元。

励磁系统的工作原理是根据预定的标准采集水电站发送的信号，然后将这些信号转换为电流传输。

发电机转子通过外力达到一定转速后，形成电流，励磁系统的平稳运行对整个电力系统的运行非常重要。

一般来说，水电机组的励磁电流运行因容量不同而不同。

当水电机组容量超过500千瓦时，一般可采用自并励晶闸管励磁。

如果小于500千瓦，采用双绕组电抗器并联自复励[1]。

早期，人们一般采用永磁辅助励磁机等方法。

这些方法相对落后，产生的电流较小，很难满足发电需求。

大容量机组励磁系统结构复杂，各设备紧密相连，相互配合，形成励磁调节操作系统。

励磁调节器通常主要采用自动调压控制方式，操作起来相对简单，方便对系统单元的控制。

自动调压控制的工作原理是利用调压器来控制输出电流，达到调节的目的。

调节器的输入等于发电机电压和设定值之间的误差，具体调节原理如图1所示。

图1水电站励磁调节器控制原理二、水电站励磁系统的常见故障分析及应对策略1.失磁（1）故障分析①如果系统的某一部分发生故障，该区域的录波将被及时记录，此处的电压值也将处于突发状态。

因此，找到录波信息可以在短时间内找出故障原因。

②从录波开始，电压值将每隔一定的时间间隔下降一定的值，直到电压值为负值。

在这种状态下，电流和定子电压将大幅摆动。

浅析水电站励磁系统故障及处理励磁系统在水力发电机组中起着维持发电机或其他控制点的电压在给定的水平、控制并联运行机组无功功率的合理分配、提高电力系统的稳定性的重要作用。

当励磁系统发生故障时，正确地查明原因和处理，才能确保发电机组的正常运行。

标签：发电机组；励磁系统；分析原因；故障处理1 概述潮州市鳳凰水电厂位于广东省潮安县北部山区，由凤凰水库、一级电站和二级电站组成，总装机容量52000kW，立式机组和卧式机组两种机型并存。

机组配套的励磁包括直流励磁机励磁、电子控制式可控硅励磁和微机型控制式励磁等多种控制形式。

在整个水力发电过程中，除原动机外，发电机是发电系统的核心部件，而发电机励磁系统又对发电机能否发出电能起到决定性作用，励磁系统的好坏，工作状态正常与否，决定着发电机能否发出电，发出电能品质如何，是否稳定。

因此，为确保水轮发电机持续不断地发出电能，其励磁系统的维护，故障的处理尤为重要。

2 励磁系统发生故障的原因及处理2.1 起励不能成功，发电机机端电压未能建立在发电机停机较长时间再启动或检修后重启时有时会出现这种现象。

这种情况的出现往往可能是：（1）励磁主回路中有某点开路或触头接触不良针对此种情况必须对整个励磁回路通断进行检测，排除断路点恢复连通，打磨触头使之接触良好。

（2）起励电源不足从起励时机组的励磁电压和励磁电流可以判断这种情况，如果按下起励按钮后，励磁电压下降太甚，电流不以为继。

就说明起励电源不足，必须检查起励电源，测量起励电池或交流变直流供给线路，使之恢复正常。

（3）起励电源极性接反用万能表测量后给予更换。

（4）调节系统故障励磁调节系统故障相对而言比较复杂，在直流机励磁控制系统中，磁场变阻器箱、调节电机以及一系列继电器控制回路的逻辑控制，是检测的主要对象。

特别是电刷的电蚀、卡阻，压环簧片压力调整等等；在电子调节式励磁系统中，必须对电子调节器进行功能单元分析，从检测放大单元、电压整定单元、移相触发单元、电流限制单元、最小励磁限制单元、以及调差环节等入手逐个击破；而在微机控制励磁系统中，测量单元、调节通道、操作单元、电源系统以及各连接总线，接口板等必须一一测量排查，辩证处理。

水电站励磁系统故障原因分析及应对措施摘要：随着时代不断的发展，水电站也在不断的发展，电力系统对水电站励磁系统运行的要求也越来越高，励磁系统在水电站发电机组运行过程中起着极其重要的作用，励磁系统相关设备一旦出现故障，会对水电站发电机组的安全运行和电力系统的安全、稳定运行都造成比较大的影响。

所以，对水电站励磁系统在运行过程中可能发生的故障进行分析，并采取应对措施进行探讨具有较为重要的意义。

关键词：励磁系统；水电站；故障引言：受到运行环境因素和励磁系统产品本身元器件质量等诸多因素的影响，水电站发电机励磁系统在运行过程中会发生一些故障，故障发生后将会影响到发电机的安全运行，因此进一步加强对励磁系统故障发生原因进行分析和应采取的措施进行探讨是非常有必要的，因此加强预防措施的实施可以有效的保障发电机组的稳定运行。

1水电站发电机励磁系统的工作原理励磁调节器运行原理如图1所示。

励磁功率调节电源主要从发电机的机端和电网侧位置输出直接进行整流电源的获取，励磁功率调节电源在利用励磁整流单元对变压器进行降压以后，会分别利用全控励磁整流单元和桥梁励磁功率单元对电流信号进行整流后输出，提供保证同步发电机的磁场和绕组工作所需要的直流功率调节电流，励磁电源和功率调节单元的输出直流电压主要由励磁功率调节对输出单元触发的脉冲和输入的电流信号进行控制。

但是，在电网中并入发电机后,如果系统的电压没有出现变化,此时发电机会进行无功功率调节,如果给定值不变,在系统的电压产生变化后,从机端和电网侧位置输出的无功功率也可能会随着给定出现变化，会直接导致系统的恒励磁电压随给定而变大，严重时会直接导致无功功率也可能会随着给定而降低。

图1 励磁调节器运行原理2水电站励磁系统故障原因分析及对策2.1励磁系统失磁故障实际运行过程中，励磁系统失磁对水电站发电机运行会造成比较大的影响。

失磁产生的原因可能是功率整流柜可控硅晶闸管脉冲信号异常或消失，调节器主用通道发生故障，无法切换至备用通道运行等等因素造成，失磁后发电机组定子电压和电流出现剧烈波动，当电压值达到失磁保护动作条件时，失磁保护动作将发电机组从电网中解列，造成发电机组非计划停运考核。

发电机静止励磁系统故障快速保护方案分析摘要：静止励磁系统是同步发电机的重要配套装备，良好的静止励磁系统对改善电力系统运行有着重要的意义。

大中型汽轮发电机自并励静止励磁系统在设计、选型、调试、运行中需要注意很多问题，才能充分发挥其响应快、稳定性高等优点，真正提高机组、电网稳定运行水平。

根据新疆地区同步发电机静止励磁装置的运行状况及其特点，进而分析了该装置在运行过程中可能出现的故障、判别方法，以及所采取的相应处理措施。

从而提出发电机静止励磁系统故障快速保护方案。

关键词：静止励磁系统;故障;保护方案我国已是世界第一大水电装机国，其在建水电工程规模在世界上也遥遥领先。

而美国、加拿大常规水电装机容量分别世界第二、三位。

我国的水电在建规模超过3000万kW，规划水电站容量超过5000万kW，均居世界第一。

在几百万千瓦容量的特大型水电站不断立项、开工的时候，以绿色能源著称的小水电在中国也进入了一个新的发展时期。

中国的水电发展在规模和速度上已经步入世界前列。

其主要特点为：大型、特大型水电站建设比例增加，大型机组增多。

抽水蓄能电站发展很快，且多数是大型机组。

中小型水电站发展加快，但是随着这些科技化水平的不断提高，西北地区的发电机静止励磁系统的故障依旧存在着一部分的问题。

那么下面介绍出现的故障及保护方法。

1.发电机静止励磁系统出现的故障1.1整流变压器高压熔丝熔断当发电机组处于单机运行时，励磁系统通过不断改变励磁电流的大小，当发电机负荷增大时，电枢反应增强会引起机端电压下降。

这样在整流变压器高压侧熔丝熔断，熔断之后产生的是变压器的边缘缺失，使得电源接触不良。

一方面导致调节器失效，使得变压器各种相位发生变化，电流的运作遭到严重的破坏。

另一方面造成可控的电路失控，整个电流量的输出下降。

造成整个系统的电流量不稳定，这样长时间的运作，会使得变压器高压熔丝熔断。

这样在有效的运行中，使得整个机器的运转失常。

1.2发电机并网运行时无功波动大当并列运行的同步发电机，由于发电机的运作机器量较多。