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一起励磁系统故障原因分析及防范措施

文档作者：杨辉，李均，刘建让，刘航谦文档来源：安康水力发电厂		点击数：	更新时间： 2025年06月03日
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第33卷第3期
2010年6月
水电站机电技术
Mechanical＆Electrical Technique of Hydropower Station
V01．33 No．3
Jun．2010 135
一起励磁系统故障原因分析及防范措施
杨辉，李均，刘建让，刘航谦
(安康水力发电厂，陕西安康725000)
摘要：简要介绍了安康水电厂发电机励磁系统基本情况，重点分析4号机励磁系统故障原因，并提出了改进措施。
关键词：励磁：调节器：回路：原理：控制
中图分类号：TM761+．11 文献标识码：B 文章编号：1672—5387(2010)03—0135—02
1安康水电厂发电机励磁系统基本情况
安康水力发电厂安装4台SF200—56／12800水轮发电机
组，装机容量为4×20万kW，在陕西电网中担任第一调频电
站及主力调峰水电站，是西北电网的骨干电源之一。90年一
92年4台机组相继投产发电，已运行了近20年。发电机励磁
系统为两级励磁，发电机励磁方式为他励静止可控硅励磁系
统，励磁机励磁方式为自励恒压励磁系统，发电机的励磁电
流由同轴交流励磁机JF经可控硅整流装置SCRl供给，其励
磁系统原理接线图如图1所示。
图1它励可控硅励磁系统原理接线图
AVRl——主调节器
AVR2_—咐调节器
瑚卜励磁机灭磁开关
FMK——发电机灭磁开关
SCRI一主功率柜，3个并联卜发电机
scR2——付功率柜，2个并联限——交流励磁机Z卜励磁机整流变
1—4号发电机励磁装置采用南瑞电气控制公司生产的
SAVR一2000型微机励磁调节器，是以经典和现代控制理论与
数字信号处理器DSP技术相结合的第二代微机励磁调节器。
分主、副两套调节系统，分别提供发电机励磁和交流励磁机
励磁。主、副调节器各自有两套调节器，即A套调节器和B套
调节器，一套为主机，另一套为从机，互为备用，各1面柜。
主、剐调节器A套工作电源有两路，一路来自直流电源，另一
路来自．机旁动力盘400VI段交流电源。主、副调节器B套工
作电源也有两路，一路来自直流电源，另一路取自励磁机整
流变副边交流220 V侧。发电机主功率柜采用FLZ一1800型
整流柜3面，励磁机副功率柜采用FLZ一500型整流柜2面，
发电机FLK灭磁开关柜1面，励磁机FLc操作柜1面，发电
机FLR转子过压保护柜1面，发电机、交流励磁机均采用灭
磁开关+氧化锌电阻灭磁方式，共10面盘柜。
2 4号发电机励磁系统故障现象
2008年08月30日7：31分，依调令4F自动开机，计算
机监控报“4F励磁副调节器B套故障”，4F励磁副调节器出
现B套串口通讯故障，B套CPU板运行闪烁灯不亮，24V开
关板故障灯亮，B套开关信号板初励控制Y4灯亮。依调令4F
正常停机逆变，励磁机操作柜(FIE柜)故障，烧毁启励电阻
66R及励磁机转子电压变送器、电流变送器。
3故障原因分析
(1)励磁副调节器A、B套开关量输出原理图如图2所示：
起励闭锁继电器
图2开关量输出原理图
(2)励磁操作柜操作原理图如图3所示：
牧稿日期：2010-04-28
作者简介：杨辉(1970-)，男，工程师，从事水电厂电气二次技术管理
工作。
霉萤
万方数据
136 水电站机电技术第33卷
·唰
62ZJ
62HC
直流J田残
空气开关
自纳助
初融诒作
图3操作原理图
4ZJ一初励控制继电器62z『一直流重复继电器
9ZJ一启励闭锁继电器62FIC一启励接触器
(3)初励回路操作原理图如图4所示：
图4初励回路原理图
66R一启励电阻(27．6欧两电阻并)
lK一励磁机灭磁开关(IMK)
67K一直流空开
Iu．L叶L∞lib．1
止殳酗
励磁机启励原理：A、B套开机令+发电机95％ne转速令
启动初励控制继电器4zJ，常开接点闭合，接通自动初励回
路，同时励磁副调调节器A、B套开关信号板对应的初励控制
信号指示灯Y4亮，建压令保持8 8后，初励控制继电器4ZJ
动作返回，常开接点断开，断开自动初励回路．同时A、B套初
励控制信号灯Y4熄灭，信号自动复归，完成自动初励，此时
励磁机通过整流变ZB和副整流柜整流，提供励磁电流，完成
励磁机建压。当励磁机机端电压大于20％Ue额定电压时，
起动启励闭锁继电器9ZJ，9zJ动作后常闭接点打开，断开初
励回路，启励电阻66R无电流流过。由于励磁副调B套CPU
死机，引起串口通讯故障，B套CPU开出信号不能复归，B套
开关信号板初励控制灯Y4常亮，初励控制继电器4ZJ一直
动作不返回，常开接点一直闭合。发电机正常停机逆变后，
当励磁机机端电压小于20％Ue额定电压时，启励闭锁继电
器9刁返回，常闭接点闭合，接通初励回路，几分钟后烧毁启
励电阻66R及励磁机转子电压变送器、电流变送器。
启励电阻66R发热功率计算：
66R--27．69,#27．6n=13．8Q
励磁机转子电阻0．29Q
通过起励电阻66R电流扛U／R=220／(13．8+0．29)=15．6(A)
66R发热功率P=IR=15．62×13．8=3．36(k聊
通过故障现象进行了认真分析，总结励磁副调节器B套
CPU死机的两个原因：
1)在开机过程中由于励磁副调节器B套工作电源的不
稳定，造成CPU死机。B套AC220 V电源来自励磁机整流变
二次侧，励磁机启励建压过程中，AC220V可能不稳定，谐波
较大，导致CPU系统电源板输出+5v，+12 V偏大，芯片工作
电源的偏大可能导致CPU芯片死机，出现通讯故障(A套来
自机旁动力盘400V I段交流电源供电，从未出现死机现
象)，造成B套CPU开出信号不能复归，即初励控制继电器
4刁动作不返回。
2)在开机过程中启励回路对CPU的干扰，造成CPU死
机。励磁启励过程：开机令+95％转速令启动初励控制继电器
4zJ，常开接点闭合，建压令保持8 8，4zJ动作返回，常开接点
断开，当励磁机机端电压大于20％Ue时，启动启励闭锁继电
器9Z『。97_,／动作后常闭接点打开，断开直流初励回路。初励回
路9ZJ接点断开瞬间，在启励中间继电器62zJ线圈两端产生
一个较高的反电势，通过9Z『接点干扰CPU，有时会导致
CPU死机。
4防范措施
针对4号发电机励磁故障原因，防止类似故障现象再次
发生。制定了以下措施：
(1)将l附F励磁主、副调节器B套取自励磁整流变低
压侧220 v交流电源均改接至各自机旁动力盘400V lI段交
流电源，并加装专用交流空开，标记清晰，解决交流电源不稳
定对微机CPU的影响，提高交流电源稳定性。
(2)采取抗干扰措施，在lF．4F励磁直流中间继电器
62ZJ线圈两端反并一个二极管，反电势通过并联二极迅速释
放，消除干扰现象，提高微机CPU运行可靠性。
(3)l¨F正常开机启励正常后，拉开起励直流电源空开
67K，停机后检查副调节器无故障信号或无开出信号(特别是
Y4信号灯应不亮)再合上。
(4)加强对机组励磁系统设备巡回力度，发现异常应及
时报告，并采取相应措施，确保机组安全稳定运行。
(5)联系设备厂家对我厂检修、运行人员进行技术培训，
全面了解掌握励磁设备的功能、特点、软件及硬件配置、工作
原理等，提高人员技术水平。
5结束语
4号发电机励磁系统改进措施实施后，经过半年多运行
观察，副调节器B套CPU再没有出现过死机现象，励磁调节
器运行正常、稳定，为我厂机组及陕西电网安全稳定运行提
供了有力保障。
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