陆浑水库电站励磁机故障的分析与处理

1 电站概况

　　陆浑水库电站位于河南省嵩县境内，是陆浑水库大型水利枢纽工程组成之一，于1973年开工建设，1977年并网发电，总装机3X1250kW.发电机型号为TSW/143/61—10、额定电压6.3kv、额定电流143A、额定转速600r/min、功率因数0.8，配套使用励磁机型号为ZLW32.7/25—4励磁方式并激，额定电压77V、电流286A、功率22kW、转速600r／min.

　　2 问题提出

　　陆浑水库电站2号机配套使用的励磁机是*时期某一生产厂家的试制产品，工艺粗糙，科技含量低，投运后一直不能提供额定励磁电流。发电机空载运行时火花较小，当无功带至500kVar后，励磁机就开始冒火，电站被迫限无功运行。按电网规定，电站每少发2度无功就要扣1度有功，这样每年就给电站造成10多万元的经济损失。电站多次请厂家来人也没找到问题所在，只好限负荷运行，就是这样，励磁机和电刷之间仍然产生较严重的火花，每年要停机用锯条割低换向片之间的云母，用砂纸打磨烧蚀部分。因长期多次的烧蚀，换向器表面形成凹坑，从而使电刷和换向器接触面积减少，这又将进一步增加换向器表面电流密度，导致火花再次升级，使烧蚀更加严重，电站被迫每2-3年就抽出转子到机械厂对换向器进行检修车削，这无形中又增加了电站的运行成本，直接影响了电站的经济效益。

　　3 解决方案

　　针对电站出现的以上问题，电站组织有关技术人员成立了攻关小组，攻关小组在大量查阅有关直流电机原理及运行有关方面书籍的基础上，走访了省有关电机方面的专家。经过分析，大家统一了认识，认为造成换向不良是多方面的，首先必须从机械方面人手，用锯条按规程要求割低换向片之间的云母，仔细研磨换向器表面使其圆滑，调整碳刷压力使其接触良好，安装投运后火花稍有减小，但是还达不到设计要求。在排除了机械方面产生火花的直接原因后，我们经过认真研究，认为这是电磁方面出现异常引起的，于是笔者首先用双臂电桥，检测各换向片之间的直流电阻，没有发现断路和短路点，用摇表测量绝缘电阻正常。为了进一步找到原因，笔者进行了如下试验：第一步把转子从定子中抽出，在励磁绕组加入3A的直流电，用一个小铁块去检查每个磁极磁场的强弱，结果发现有3个磁极吸引力基本一致，一个磁极对铁块吸引力非常微弱，初步确定故障可能是由于这个磁极不能建立磁场，造成气隙磁场扭曲变形，气隙磁场被扭曲变形后，本来处于几何中性面上的换向元件必然要偏离中性线一个电气角，于是在电刷与换向器之间便有火花产生。另外由于两对4个磁场强弱不匀，两组碳刷中通过的电流必然不同，其中本来由两组一对碳刷均匀承担的电流，现在却被一组碳刷承担，这也是产生火花的主要原因之一。第二步用双臂电桥检测每个磁极的直流电阻，4个磁极基本一致，偏差在允许范围内，用500V摇表摇测绝缘电阻大于10MD，直流电阻和绝缘都正常。第三步为了更进一步查找问题所在，笔者在全部励磁绕组加入3A工频交流电流，测量每个绕组的压降，结果发现有3个磁极基本一致，其中磁力微弱的那个磁极压降明显偏小，从励磁机结线图和实物来看每个磁极都是由两个线圈串接而成，通人交流电后当两个线圈顺向连接时自感电动势相加，反向相接时自感电动势相减，初步判定为电压偏小磁极的两个线圈，接线极性错误，将其中一个线圈头尾调整连接后，重新加入3A交流电测试，每个磁极线圈的压降基本相同，至此，电站2号机励磁机碳刷冒火问题得到圆满解决。

　　4 结束语

　　2号机投入使用后，无功带至额定值时，只有微弱的蓝色小火花出现，符合火花等级规程要求。现经过3年来的运行，换向器表面已形成了一层褐色薄膜，由于这层氧化膜有良好的润滑性能，减少了碳刷的磨损，只需定期调整碳刷压力，每年更换一次碳刷，既满足了无功的要求又降低了维护费用，每年还为电站挽回十几万元的经济损失，效果十分明显。