同步發(fā)電機在實際運行中可能出現(xiàn)各種各樣的故障

1、同步發(fā)電機在實際運行中可能出現(xiàn)各種各樣的故障,但只要發(fā)電機繞組沒有存在損壞，在現(xiàn)場無法修復(fù)外，其他因勵磁系統(tǒng)的故障均可以通過維修恢復(fù)工作。下面以無錫電機廠 生產(chǎn)的 1FC5 型無刷勵磁發(fā)電機為例講解，電氣原理圖見附一。一、1FC5 型無刷勵磁發(fā)電機的主要結(jié)構(gòu)由主發(fā)電機 GS1、勵磁發(fā)電機 GS2、勵磁裝置組成， GS1為 旋轉(zhuǎn)磁極式， GS2 為旋轉(zhuǎn)磁樞式。勵磁裝置由電抗器、電容器、整流變壓器、電流互感器 和自動電壓調(diào)節(jié)器（ AVR ）組成。二、1FC5 型無刷勵磁發(fā)電機的工作原理柴油機拖動發(fā)電機轉(zhuǎn)動后，勵磁機依靠內(nèi)部剩磁或外部充磁建立比較低的電壓，該電 壓作用于勵磁部件而產(chǎn)生的勵磁電流使得發(fā)

2、電機電壓不斷上升，最后穩(wěn)定于整定值。如果自動電壓調(diào)節(jié)器（ AVR ）故障或不接入勵磁系統(tǒng)，則發(fā)電機從空載到滿載的整個 負載范圍內(nèi)，其輸出電壓始終高于額定值。當(dāng)自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR ）接入勵磁系統(tǒng)后，有一部分勵磁電流流過其中的可控硅和電阻組成的分流電路。分流電流的大小由自動電壓 調(diào)節(jié)器根據(jù)負載大小自動調(diào)節(jié)，保證了發(fā)電機在整個負載范圍內(nèi)其輸出電壓始終等于額定 值。三、勵磁系統(tǒng)主要元器件的功能及可能出現(xiàn)的故障1 、電抗器 L1電抗器功能是提供勵磁電流的電壓分量，同步發(fā)電機的空載端電壓可以通過調(diào)節(jié)電 抗器鐵心氣隙來調(diào)整。氣隙越小，整流變壓器 T6 的輸出電流越大，使得發(fā)電機電壓升高； 反之，氣隙越小

3、，電抗器電抗越大，整流變壓器 T6 輸出電流越小，將使發(fā)電機電壓降低。當(dāng)電抗器發(fā)生匝間短路時， 電抗減少， 發(fā)電機空載電壓升高； 連接線插頭接觸不好， 阻抗值加大，使得勵磁電流減少，發(fā)電機的空載電壓降低。電抗器有6個抽頭分別是 U1、U2、 V1、 V2、 W1、 W2 ，可以通過測量其電阻判斷其好壞。2、電流互感器 TA1-TA3電流互感器作用是提供勵磁電流的電流分量，如果電流互感器副邊開路或插接件 接觸不良，將使勵磁電流的電流分量降低，造成發(fā)電機帶負載后端電壓下降；如果副邊繞 組局部短路將使勵磁補償分量增加，使得發(fā)電機帶負載后端電壓上升，同時在檢查中可以 發(fā)現(xiàn)其副邊繞組發(fā)熱。3、整流變壓器

4、 T6整流變壓器 T6 是一個雙繞組的三相變壓器， 原邊每相繞組根據(jù)發(fā)電機機型帶有備用 抽頭，副邊繞組均帶有多個抽頭供調(diào)整使用，一般這些抽頭在出廠時已作好調(diào)整，在現(xiàn)場 檢修時不能改變抽頭位置，更換時應(yīng)按原位置進行插接。整流變壓器 T6 原邊接受電抗器 L1 輸出的電壓分量， 在副邊產(chǎn)生相應(yīng)的勵磁電流。 同時 T6 副邊繞組也接受電流互感器 T1-T3 提供的勵磁電流的電流分量。當(dāng) T6 的原邊或副 邊出現(xiàn)短路、斷路，都可以使得發(fā)電機空載電壓及加載后端電壓下降。4、中間變壓器 T4（ T5）中間變壓器T4 （ T5）的功率為15V.A，原副邊的電流比為 5A: 1A。原邊與電流 互感器 TA 副

5、邊相串聯(lián)在加到整流變壓器 T6 的副邊提供補償電流。另一方面 T4 副邊電流 為調(diào)差裝置提供一個調(diào)差電壓，用于調(diào)節(jié)無功電流。（在一臺發(fā)電機中采用兩個同樣電流互感器，分別取出兩相無功電流進行控制。當(dāng)中間變壓器 T4 的原邊發(fā)生斷線或插接件接觸不良、 副邊斷路時， 使得發(fā)電機在 加負載后端電壓下降。當(dāng) T4 原邊、副邊短路將使調(diào)差率改變，如果兩個互感器的副邊同時 斷路或插接件接觸不良，發(fā)電機的調(diào)差率等于零5、測量變壓器 T7 （ T8）測量變壓器 T7 (T8 )的功率為7.2 V.A，原副邊的電壓比為 425V : 24V。T7 (T8) 提供給電壓調(diào)節(jié)器 AVR 電源，同時也提供采樣電壓。當(dāng)測

6、量變壓器原副邊繞組接線不良或插接件接觸不良，都會使AVR 無法工作，發(fā)電機的端電壓將上升到額定值的 108%-114% 。如繞組輕微短路將改變 AVR 的取樣設(shè)定值。 繞組嚴重短路時，通過目視可以觀察到有明顯燒壞現(xiàn)象。6、靜止整流器 U1靜止整流器是一個三相橋式整流器，將 T6 副邊的三個輸出端的交流整流成直流，供給勵磁機的定子繞組(接線端子F1、F2 )使得勵磁機發(fā)出三相交流電。當(dāng)靜止整流器中六個二極管有發(fā)生擊穿或開路(采用測量電阻值辦法)將使得發(fā) 電機輸出端電壓下降。7、旋轉(zhuǎn)整流器 U2旋轉(zhuǎn)整流器 U2 由三塊結(jié)構(gòu)相同的整流模塊組成，每個整流模塊內(nèi)有兩個二極管。 旋轉(zhuǎn)整流器安裝在主發(fā)電機轉(zhuǎn)

7、子與勵磁發(fā)電機轉(zhuǎn)子之間的旋轉(zhuǎn)軸套上。當(dāng)旋轉(zhuǎn)整流器中的二極管發(fā)生擊穿或開路，造成勵磁電流減少使得發(fā)電機端電壓 下降。8、旋轉(zhuǎn)壓敏電阻 R4 和靜止壓敏電阻 R3旋轉(zhuǎn)壓敏電阻 R4 是旋轉(zhuǎn)整流器 U2 的過電壓保護元件，與旋轉(zhuǎn)整流器安裝在主發(fā)電 機轉(zhuǎn)子與勵磁發(fā)電機轉(zhuǎn)子之間的旋轉(zhuǎn)軸套上， 它們之間的區(qū)別是旋轉(zhuǎn)壓敏電阻 R4 只有兩個 接線端子。靜止壓敏電阻 R3 是靜止整流器 U1 的過電壓保護元件。R3 和 R4 的常見故障是被破壞性擊穿，擊穿后相當(dāng)于對輸入到主發(fā)電機轉(zhuǎn)子的勵 磁電流進行分流，造成發(fā)電機端電壓下降，其擊穿后的阻值大小將影響到發(fā)電機輸出電壓 大小。在現(xiàn)場處理此類故障，如暫時無配件供應(yīng)

8、，可以暫時甩開接線。注意此時整流器沒 有保護，極易被擊穿損壞。四、電壓調(diào)節(jié)器 AVR 的功能及故障處理。1、電壓調(diào)節(jié)器 AVR 的功能 通過控制勵磁分流電流的大小，從而改變勵磁電流，達到調(diào)節(jié) 發(fā)電機電壓的目的。 其 17#、 18#、 19#為信號輸入線電壓為: AC24V， 1#、 5#為控制輸出線。 在現(xiàn)場檢修處理故障時，可將 17#、 18#、 19#、 1#、 5#甩開，觀察發(fā)電機輸出電壓是否在 450V 左右，如有則故障出在調(diào)壓板，如沒有故障應(yīng)該在發(fā)電機的自勵部分。五、發(fā)電機電氣故障的分析與處理辦法(發(fā)電機運行在額定轉(zhuǎn)速 并且在空載狀態(tài))1、 不發(fā)電或輸出電壓低于100V的故障原因：

9、( 1)主發(fā)電機定子繞組損壞( 2)主發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組斷路( 3)勵磁發(fā)電機定子繞組斷路( 4)勵磁系統(tǒng)故障2、發(fā)電機輸出電壓低的故障原因( 1)主發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組匝間短路( 2)勵磁發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組匝間短路( 3)勵磁發(fā)電機定子繞組匝間短路( 4)旋轉(zhuǎn)整流模塊、壓敏電阻損壞( 5)勵磁系統(tǒng)部件的插接件接觸不良3、發(fā)電機輸出電壓高于額定值( 1) AVR 工作不良，無勵磁電流分流（2）外接電壓電位計（位于配電柜上）斷線（ 3）限流電阻 R1 及其接線 （4）充磁開關(guān)打在閉合位，造成與自磁電壓迭加，使得超出 AVR 的調(diào)壓范圍。（ 5） AVR 的 US 設(shè)定不當(dāng)，需重新調(diào)整。4、發(fā)電機加載后電壓

10、下降 （1）勵磁系統(tǒng)插接件插接錯誤 （ 2） AVR 工作不良六、柳州產(chǎn) 1FC6 型發(fā)電機的簡介 1、 1FC6 型發(fā)電機與 1FC5 型發(fā)電機的異同1FC6 型和 1FC5 型發(fā)電機均按德國西門子許可證制造，兩者之間的共同特點是無 刷勵磁、隱極式轉(zhuǎn)子、全阻尼結(jié)構(gòu)，七、故障排除實例1、2003/3/2 乘務(wù)員報 KD97756 I 機組發(fā)電機電壓出現(xiàn)波動， 庫檢班組更換調(diào)壓板 AVR， 發(fā)電機電壓在 450V 左右且無法調(diào)整電壓。 3/6 上車處理，檢查外接電位計正常，發(fā)電機勵 磁箱內(nèi)部接線正常。 檢查旋轉(zhuǎn)二極管， 發(fā)現(xiàn) D3 被擊穿， 更換后仍無法調(diào)壓， 因車體要出庫， 當(dāng)晚停止檢查。 3

11、/8 再次上車處理，對發(fā)電機勵磁箱內(nèi)部各部件、接線進行全面檢查，確認 正常后開始懷疑新?lián)Q上的 AVR 是否正常工作，調(diào)換 II 機組的 AVR ，故障現(xiàn)象消失。判斷 此次故障原因是新 AVR 無效所致。從 KD97757 I 機拆下恢復(fù) KD97756 正常工作。2、 03/6/1 庫檢報 KD97781 I 機組發(fā)電機電壓高且無法調(diào)整電壓，到場檢查發(fā)現(xiàn) AVR 的 17#、 18#插接線頭松動， AVR 無輸入信號導(dǎo)致 AVR 不能工作，勵磁電流無分流。對接 頭進行處理后發(fā)電機工作恢復(fù)正常。3、 03/7/22 新編岳陽車體發(fā)電車 KD998129 臨出庫時報 I 機組發(fā)電機電壓高，庫 檢檢

12、修班組更換調(diào)壓板 AVR 后，故障現(xiàn)象未消除。經(jīng)對故障現(xiàn)象的分析，判斷應(yīng)為充磁開 關(guān)打在閉合位，與自磁電壓迭加使得超出AVR 的調(diào)整范圍。電告隨車檢修人員后，對方恢復(fù)又發(fā)現(xiàn)發(fā)電機電壓低。到東站上車，對AVR 的 US 進行設(shè)定，故障消除。對該機組進行帶負載 210KW ，均正常。4、03/9/2 KD998131 II 機組發(fā)電機怠速時無電壓，用充磁方式恢復(fù)電壓 160V ，運轉(zhuǎn)位 電壓正常并且能夠調(diào)壓。加載 300A 后端電壓下降至 370V 。入庫后，庫檢對發(fā)電機的旋轉(zhuǎn) 模塊和調(diào)壓板進行更換， 發(fā)電機無輸出電壓。 03/9/5 上車對發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)模塊、 靜止整流模 塊、勵磁發(fā)電機檢查正常，

13、后甩開 AVR 控制線用 24V 充磁，發(fā)電機仍無輸出電壓。 03/9/12 該車下線，經(jīng)全面檢查，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)整流模塊的接線錯誤，輸入至主轉(zhuǎn)子的兩條線裝在同一 極上，造成勵磁回路斷路，其后對電抗器進行更換，發(fā)電機空載電壓在 430V 。6、03/9/10 KD998131 線上報 III 機組發(fā)電機帶負載 500A 出現(xiàn)掉電壓跳主開關(guān)，重新起機后該機空載電壓400V ，可以調(diào)低而不能調(diào)高，帶負載出現(xiàn)明顯壓降。9/12入棚檢修，檢查空載勵磁電流 1.6A （標準1.0A）勵磁電壓39V （標準25V）, 分析故障原因在主轉(zhuǎn)子有匝間短路，造成勵磁電流、電壓增大。9/13 對該電機進行更換編號 960

14、89（原 998132II 機），恢復(fù)該車上線。7、03/10/30 KD997781 I機組發(fā)電機出現(xiàn)電壓達 430V并且無法調(diào)整電壓，經(jīng)檢查為外接調(diào) 壓電位計損壞，更換后正常。因原配電位計廠家不再生產(chǎn)，改用丹陽產(chǎn)電位計的阻值比較 大，并且精度高，焊接時容易損壞造成阻值大，從而無法調(diào)整電壓。8、 04/7/14 發(fā)電車 KD997616 上線前整備時， II 機組發(fā)電機出現(xiàn)電壓低故障，怠速電 壓只有30V，柴油機高速運轉(zhuǎn)后輸出電壓只有150V，庫檢檢修班組更換自動電壓調(diào)壓器AVR后故障未消除。經(jīng)上車檢查為靜止整流模塊壞，造成勵磁回路斷開，發(fā)電機輸出電壓低的 故障。更換新模塊后，發(fā)電機工作正常

15、。9、 04/6/8 發(fā)電車 KD997783 報 II 機組發(fā)電機在 400A 負載時，出現(xiàn)掉電壓現(xiàn)象。對該 機組發(fā)電機進行帶負載試驗，當(dāng)輸出負載在 300A 時，發(fā)電機電壓出現(xiàn)明顯壓降，而且無法 用調(diào)壓旋鈕調(diào)整電壓。檢查發(fā)電機的勵磁部分，檢查各接線無松動，更換 AVR 后，負載在 400A 后出現(xiàn)發(fā)電機電壓出現(xiàn)明顯壓降，故障沒有徹底處理好。經(jīng)分析，故障原因是當(dāng)負載 增加時，勵磁電流沒有增加，造成發(fā)電機的輸出電壓低，6/10 在該車再次進庫時，檢查為電流互感器 T1 的次邊繞組開路，更換新件后，帶負載至600A 發(fā)電機電壓輸出正常。八、發(fā)電機檢修的幾點經(jīng)驗1、判斷是否為 AVR 故障， 1F

16、C5 型發(fā)電機可以拿掉 17# 18# 19#接線（信號輸入）和 1# 5# （信號輸出） ，1FC6 型發(fā)電機如能保持電壓在 450V 以上， 說明發(fā)電機的自勵正常， 無法調(diào) 壓為 AVR 故障。2、從 AVR 的 20# 21#插線可以用萬用表測量出外接電位計的電阻是否損壞。3、發(fā)電機的空載勵磁電壓、電流是發(fā)電機正常工作的一項重要指標，空載勵磁電壓一般在直流2030伏，空載勵磁電流一般在直流1.0A。早期生產(chǎn)的發(fā)電車配電柜帶有勵磁電壓表，后期的配電柜沒有，勵磁電壓可以在發(fā)電機出線盒的接線端子排的F1#、F2#采取直接量取，采取此種方式一定注意操作安全。勵磁電流的測量采用萬用表的電流5A檔串接F1、F2 其中任一條，注意電流的正負