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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。所以在电力系统电流的负荷发生变化时，就会引起各机组间无功负荷的重新分配，这样的重新分配就会导致发电机的无功波动大，并网运行时速度减慢。而且如果在自动调节励磁装置的调差系数调整得当的话，就可以实现无功负荷的合理分配，使得无功负荷合理分布，最终使得整个电网的损耗达到最小，实现发电机并网运行时的优化运行。这样的调差会使得整个
1.3起励回路及相应设备设计问题
在发电机电压建立前，励磁变压器不能提供励磁电源，所以在系统设计时必须考虑起励回路及相应设备。通常方式是首先利用起励电源对发电机进行励磁，待发电机电压达到或大于10%时通过切换装置自动退出起励回路，转换为励磁变压器提供励磁电源，需要考虑设置起励电源会相应增加厂用电源容量。发电机第一次启动及大修结束后，需要作发电机短路、空载试验，并且需对励磁系统做全面检查，此时必须为自并励系统提供试验电源，通常做法是从380V厂用电源直接拉电缆至可控硅整流桥以提供整流电源，亦可在发电机升压变压器中取抽头至励磁变压器高压侧以提供整流电源，但投资相对较大。在系统设计时需考虑到将来试验时采取何种方案并做相应准备工作。
1.4冷却风机出现故障
由于天气的变化，机械设备在室外收到气候的影响。会使得加强硅整流元件散热的冷却风机因故障停转，这个时候应立即打开后门，进行通风处理，然后增加冷风效果，使得快速的冷却下来;而且在散热器表面温度不超过80°的情况下可继续运行，但是必须要更换新的风机。这样才能够快速的解决冷却风机出现的问题。
2.发电机静止励磁系统故障保护措施分析
2.1整流变压器高压熔丝熔断保护
发生导致调节器失效，使得此时变压器副边相位发生变化，同步关系遭到破坏。而且使得可控硅失控，整流桥输出下降太大。均无法满足发电机继续运行的条件时。这时应停机处理，及时更换熔丝。换个熔丝重新运转。
2.2发电机并网运行时无功波动大问题处理
遇到以上情况，此时应检查这台发电机是正调差还是负调差，先通过判断是正调差还是负调差来将波段调制原处。这样使得发电机的档位在零档后就会重新设置。重新设置后，使并列运行机组的无功分配较为合理的运行。
2.3单相可控硅被击穿处理措施
励磁功率整流桥的接线方式一般为全控或半控整流桥，较普遍采用可控硅全控桥。随着电力电子技术的飞速发展，大容量、高参数的励磁功率柜相继问世，其特点是在单个可控硅元件选择上向大电流、高电压方向发展以简化由过多的串、并联元件组成的整流桥，据有关资料，单个可控硅元件的参数已达2000 A/4000 V，使得可控硅整流桥得以简化，方便装置检修、运行，同时使各支路均流、均压问题相对易解决。
可控硅励磁功率柜中应配置有交流过电压保护装置，据现场情况采用风冷、水冷等不同的冷却方式，并采取一定措施保证并联整流柜均流系数达到要求。为满足并联功率柜投入和切除操作需要，可在可控硅整流桥支路的交流侧及直流侧设置高绝缘水平刀闸或断路器（空气开关多为500 V以下的低压电器，易发生开关、整流柜事故）。现时较多的厂家产品中，通常将两个甚至三个可控硅桥支路安装在同一功率柜中，使得在实际运行中，当功率柜中支路发生故障需退出并检修时，因该柜其他支路、元件仍处于运行状态，且位于发电机转子励磁回路，运行、检修人员较难进行有关检修工作。只能将该故障支路所在的功率柜退出，一定程度上影响了机组运行。如果现场场地条件允许，应尽量让每个功率柜只安放可控硅整流桥，方便功率柜的投入、切除操作，以利运行、检修。
参考文献：
[1]宋军.新疆电网与疆南电网、和田电网运行分析[J]新疆：新疆电力公司，2006.3
[2]徐鹏煜，陈强.一起励磁系统故障引起的发电机组跳闸事故分析[J]新疆：电力安全技术，2011.12
[3]李愉.采用自并励磁系统的可行性研究[J]新疆：新疆电力科学研究院，2012.5
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。所以在电力系统电流的负荷发生变化时，就会引起各机组间无功负荷的重新分配，这样的重新分配就会导致发电机的无功波动大，并网运行时速度减慢。而且如果在自动调节励磁装置的调差系数调整得当的话，就可以实现无功负荷的合理分配，使得无功负荷合理分布，最终使得整个电网的损耗达到最小，实现发电机并网运行时的优化运行。这样的调差会使得整个
1.3起励回路及相应设备设计问题
在发电机电压建立前，励磁变压器不能提供励磁电源，所以在系统设计时必须考虑起励回路及相应设备。通常方式是首先利用起励电源对发电机进行励磁，待发电机电压达到或大于10%时通过切换装置自动退出起励回路，转换为励磁变压器提供励磁电源，需要考虑设置起励电源会相应增加厂用电源容量。发电机第一次启动及大修结束后，需要作发电机短路、空载试验，并且需对励磁系统做全面检查，此时必须为自并励系统提供试验电源，通常做法是从380V厂用电源直接拉电缆至可控硅整流桥以提供整流电源，亦可在发电机升压变压器中取抽头至励磁变压器高压侧以提供整流电源，但投资相对较大。在系统设计时需考虑到将来试验时采取何种方案并做相应准备工作。
1.4冷却风机出现故障
由于天气的变化，机械设备在室外收到气候的影响。会使得加强硅整流元件散热的冷却风机因故障停转，这个时候应立即打开后门，进行通风处理，然后增加冷风效果，使得快速的冷却下来;而且在散热器表面温度不超过80°的情况下可继续运行，但是必须要更换新的风机。这样才能够快速的解决冷却风机出现的问题。
2.发电机静止励磁系统故障保护措施分析
2.1整流变压器高压熔丝熔断保护
发生导致调节器失效，使得此时变压器副边相位发生变化，同步关系遭到破坏。而且使得可控硅失控，整流桥输出下降太大。均无法满足发电机继续运行的条件时。这时应停机处理，及时更换熔丝。换个熔丝重新运转。
2.2发电机并网运行时无功波动大问题处理
遇到以上情况，此时应检查这台发电机是正调差还是负调差，先通过判断是正调差还是负调差来将波段调制原处。这样使得发电机的档位在零档后就会重新设置。重新设置后，使并列运行机组的无功分配较为合理的运行。
2.3单相可控硅被击穿处理措施
励磁功率整流桥的接线方式一般为全控或半控整流桥，较普遍采用可控硅全控桥。随着电力电子技术的飞速发展，大容量、高参数的励磁功率柜相继问世，其特点是在单个可控硅元件选择上向大电流、高电压方向发展以简化由过多的串、并联元件组成的整流桥，据有关资料，单个可控硅元件的参数已达2000 A/4000 V，使得可控硅整流桥得以简化，方便装置检修、运行，同时使各支路均流、均压问题相对易解决。
可控硅励磁功率柜中应配置有交流过电压保护装置，据现场情况采用风冷、水冷等不同的冷却方式，并采取一定措施保证并联整流柜均流系数达到要求。为满足并联功率柜投入和切除操作需要，可在可控硅整流桥支路的交流侧及直流侧设置高绝缘水平刀闸或断路器（空气开关多为500 V以下的低压电器，易发生开关、整流柜事故）。现时较多的厂家产品中，通常将两个甚至三个可控硅桥支路安装在同一功率柜中，使得在实际运行中，当功率柜中支路发生故障需退出并检修时，因该柜其他支路、元件仍处于运行状态，且位于发电机转子励磁回路，运行、检修人员较难进行有关检修工作。只能将该故障支路所在的功率柜退出，一定程度上影响了机组运行。如果现场场地条件允许，应尽量让每个功率柜只安放可控硅整流桥，方便功率柜的投入、切除操作，以利运行、检修。
参考文献：
[1]宋军.新疆电网与疆南电网、和田电网运行分析[J]新疆：新疆电力公司，2006.3
[2]徐鹏煜，陈强.一起励磁系统故障引起的发电机组跳闸事故分析[J]新疆：电力安全技术，2011.12
[3]李愉.采用自并励磁系统的可行性研究[J]新疆：新疆电力科学研究院，2012.5