發(fā)電機組頻繁損壞原因分析與改進對策

僅供個人參考發(fā)電機頻繁損壞原分析與進對策大型發(fā)電機組，由于其具有一系列優(yōu)點，特別是能向電網(wǎng)發(fā)送無功功率，改善電網(wǎng)質(zhì)量，在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用。我公球磨機用同步發(fā)電機組曾在一段時期內(nèi)頻繁損壞，直接影響到我公司的生產(chǎn)和設(shè)備的安全運行。因此正確分析判斷發(fā)電機組的故障原，并提出相應(yīng)對策，就成了我們的當(dāng)務(wù)之急。

一、事故征象

我公司現(xiàn)有臺同發(fā)電機。在年以前平均每年要出現(xiàn)2～次電機燒損的事故事故主要征象為子組端部綁線崩斷機定子繞組過熱動組籠條開焊裂機起動及運行中出現(xiàn)異常聲響，經(jīng)常啟動失敗等現(xiàn)象。

尤其是在年1月12日公司7#步發(fā)電機組運行過程中突然放炮，造成同步發(fā)電機組定子線圈局部嚴重?zé)龎?，高壓電纜接頭燒損，電流互感崩壞，由于7#步機脫扣裝置拒動，保護不能正常動作，持續(xù)大電流起密地變電所密7選Ⅱ線保護動作跳閘響選所帶其它用電設(shè)備停機。二原的基本判斷分析1、電機質(zhì)量分析：

電機的正常使用壽命一般應(yīng)在20年左右。統(tǒng)計我公司所損壞的同步電機組，運行壽命大多在年下，尤其是這臺同步發(fā)電機組大修后，投運僅個月便出現(xiàn)了這次放炮燒損事故。

在事故分析中，部分電氣技術(shù)人員將事故的主要原因歸結(jié)到電機的大修上這種大面積的電機損害事故事故原因歸結(jié)到電機質(zhì)量上對此提出異議建將視線轉(zhuǎn)移到對勵磁統(tǒng)的分析上實證明電機修理廠在電機返修中對其重點部位進行了種種加強措施甚于提高了絕緣等級效果并不顯著損壞事故仍不斷出現(xiàn)。2勵磁系統(tǒng)原因分析：

針對同步發(fā)電機組起動運行過程中發(fā)生異常聲響、電機定子繞組過熱動繞組籠條開焊等諸多現(xiàn)象排除電機質(zhì)量原因引起事故的條件下，有必要對現(xiàn)行的勵磁系統(tǒng)進行合理的分析而找出電機頻繁損壞的真正原因磁系統(tǒng)設(shè)計不合理。三勵磁系統(tǒng)存在的要問題與電機故障原因的內(nèi)在聯(lián)系勵裝置起動回路設(shè)計不合理，使發(fā)電機組經(jīng)常處在脈振情形下起動。主電路為橋式半控勵磁裝置，其原理圖如圖所示。

電機在起動過程中，在轉(zhuǎn)子線圈內(nèi)將感應(yīng)一交變電勢，其正半波通過ZQ形回路，產(chǎn)+if；而其負半波則通過KQ及成回路，產(chǎn)-if由于負載電路不對稱形成+if與if電不稱if曲如圖所電定子電流因此也產(chǎn)生強烈脈振，其曲線如圖電因而遭受到脈振轉(zhuǎn)矩的強振動造成整個廠房大廳內(nèi)都可以聽到電機起動過程發(fā)出的強烈振動聲。這種聲音一直持續(xù)到電機起動結(jié)束才消失。

另一方面，由于裝置采用的是KGLF-11型式勵磁裝置擬控制投勵檢測元件老化測準(zhǔn)確，導(dǎo)致投勵時間變化對機啟動成很大影響著電機起動過程滑差減小子圈內(nèi)感應(yīng)電勢逐步減小，當(dāng)轉(zhuǎn)速達到50以上時，勵磁回路感應(yīng)電流負半波路不暢，將處于時通時斷，似通非通狀態(tài)，形+if與-if電流不對稱，由形成脈振轉(zhuǎn)矩，造成電機產(chǎn)生強烈振動有在運行中受滅磁插件立元件性能的影響磁晶閘管KQ誤導(dǎo)通滅電阻發(fā)熱燒紅冒煙。它只有一個高導(dǎo)通電壓，電機起動時，特別在轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓較低時不能可靠導(dǎo)通造主機起動轉(zhuǎn)矩不稱機組產(chǎn)生強烈振動正是前述的主要事故征象之一。

因此，無論電機質(zhì)量如何優(yōu)異，在如此惡劣的條件下電機頻繁起動，給電機造成的損傷是可想而知的。電機的壽命因此大打折扣、投勵環(huán)節(jié)設(shè)計不合理，經(jīng)常造成啟動不得用于商業(yè)用途

僅供個人參考失敗，重復(fù)啟動次數(shù)大大增加。勵環(huán)節(jié)原設(shè)計為：按同步發(fā)電機組轉(zhuǎn)子滑差順極性無接點投勵環(huán)節(jié)工作，如圖4所。

由于控制插件采用的是模擬元件，元件老化和溫度漂移以及抗干擾能力弱，造成轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓檢測不準(zhǔn)確。主要是由于檢測感應(yīng)信號的穩(wěn)壓管12WY和極管性不穩(wěn)定有電容器的放電時不確定同步機進入亞同步時該投勵觸發(fā)時卻沒有發(fā)信號往造成同步機啟動失敗是擬勵磁裝置的通病，結(jié)果是造成同步機重復(fù)啟動，從而帶來對電機的損害、勵磁裝置無可靠的失步保護裝置，使電機運行不可靠。

同步發(fā)電機組原投勵裝置采用反時限繼電器“兼作失步保護”其理接線如圖五而電“過負荷”與電機“失步”是完全不同的兩個概念過對電機失步時的示波照相分析其暫態(tài)過程場驗及實拍電機失步的暫態(tài)波形證明過負荷繼電器兼作失步保護，當(dāng)電機失步時，不能動作，有的雖能動作，但動作延時加長，實際上起不到保護作用。如圖5所的過流繼電器原。發(fā)機組的失步事故主要分為失勵失步和帶勵失步兩類。

．1失勵失步是由于勵磁系統(tǒng)的原因，使同步發(fā)電機組的勵磁繞組失去直流勵磁于磨的發(fā)電機組過載力矩很大致步發(fā)電機組失去靜態(tài)穩(wěn)定，滑出同步。電機發(fā)生失勵失步時，負載基本不變，定子電流增大3倍，電機聲音異常而繼電器主要用于起動時的電流保護整值為6～的額定值所GL型繼電器拒動或動作時間過長此況下失勵失步一般不易被值班人員及時發(fā)現(xiàn)發(fā)電機冒煙時電機已失步了相當(dāng)時間已造成電機繞組或勵磁裝置的損壞當(dāng)指出的是電機的失勵失步大不當(dāng)場壞電機出現(xiàn)電機冒煙后機常規(guī)檢查往往又查不出毛病，電機還能再投入運行。

由于失步運行，在阻尼繞組中就流過超過額定電流數(shù)倍至數(shù)十倍的電流尤是負載較重時由轉(zhuǎn)差較大所流過阻尼繞組電流就更大阻尼繞組的溫升和熱容量般是按時工作制考慮的于長期流過大電流必定會導(dǎo)致阻尼繞組溫度過高，造成開焊、籠條斷裂，甚至于阻尼繞組完全燒毀。正是在這種狀況下，使得電機的壽命大為縮短要指出是電失勵失步時還會在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生高電壓成勵磁裝置主回路元件損壞，引起滅磁電阻發(fā)熱，嚴重時甚至造成整臺勵磁裝置燒壞。．2帶勵失步，是由于負載突增（如球磨機脹肚，電機在運行中短時間嚴重欠勵磁；或電機起動過程中勵磁系統(tǒng)過早投勵等原因引起的。

電機在帶勵失步時，勵磁系統(tǒng)雖仍有直流勵磁，但勵磁電流及定子電流（包絡(luò)線）強烈脈動，電機亦遭受強烈脈振，有時甚至產(chǎn)生電氣共振和機械共振勵步與失勵失步對電機造成的危害其性質(zhì)是一樣的重甚至出現(xiàn)斷軸事故于電機和主機是同軸運行的強烈脈振樣會波及到主機損傷，如緊固螺絲斷裂等。四勵磁系改進對策

我公司球磨機用發(fā)電機組損壞頻繁的主要原因如上述三條，其對策主要為：

、電路：采用無續(xù)流二極管的新型三相橋式半控整流電路（圖所示），線路簡潔、可靠，通過設(shè)計合理選配滅磁電阻RF，分級整定KQ的開通電壓當(dāng)電機在異步驅(qū)動態(tài)時KQ在較低電壓下便開通發(fā)機組具有良好的異步驅(qū)動特性效地消除了原勵磁屏在電機異步暫態(tài)過程中所存在的脈振足帶載起動及再整步的要求；而當(dāng)電機在同步運行狀態(tài)時KQ在電壓情況下才開通，既起保護元器件的作用，又使電機在正常同步運行時KQ不誤導(dǎo)通。不得用于商業(yè)用途

、勵環(huán)節(jié)改進：電機

僅供個人參考在起動及再整步過程中按照“角強勵磁整步”的原則設(shè)計就物理概念而言系指電機轉(zhuǎn)速進入臨界滑（即原來所謂的“亞同步”照電機投勵瞬間在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生的磁場與定子繞組產(chǎn)生的磁場互相吸引力最大（即定子磁場的N極投勵后轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的極相吸，定子磁場的極投后轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的極吸）。在準(zhǔn)角時投入強勵，使吸力進一步加大，這樣電機進入同步便輕松、快速、平滑、無沖擊。投勵時的滑差大小，可通過數(shù)字式功能開關(guān)設(shè)定；對電機滑差大小的檢測，是根據(jù)裝置回路內(nèi)測取的轉(zhuǎn)子電壓波形，經(jīng)采樣后取得Uf，過變換整形，變成方波，再經(jīng)過光電隔離，輸入電腦系統(tǒng)，最后準(zhǔn)確投勵。改造后電機起動及投勵過的波形見圖7

為使電機運行中勵磁電壓不致過高、過低或失控控電路中設(shè)有3K功能開關(guān)其中1K用設(shè)定勵磁電壓的上限，它既作為設(shè)定勵磁裝置輸出直流電壓的上限為機起動及再整步投強勵的設(shè)定值用來設(shè)定電機正常運行時的勵磁電壓用來設(shè)定勵磁電壓的下限。投勵，首先按1K強勵設(shè)定值運行1秒，然后自動移至正常勵磁所設(shè)定的位置上。選用的型裝置面板上有薄膜面板開關(guān)，按動上升鍵或下降鍵，可以在1K及3K所定范圍內(nèi)調(diào)整勵磁電壓大小。

由于全部采用數(shù)字化開關(guān)及電腦控制，使裝置性能穩(wěn)定。完全消除采用電位器控制時存在的諸多弊端。

、失步保護裝置：其基本原理是利用同步發(fā)電機組失步時，在其轉(zhuǎn)子回路產(chǎn)生不衰減交變電流分量的特征過測取轉(zhuǎn)子勵磁回路交變電流信號對其波形特征進行智能分析速確判斷電機是否失步于各類失步管滑差大小，裝置均能準(zhǔn)確動作據(jù)體情況作于滅磁整步啟動后備保護環(huán)節(jié)動作于跳閘。而電機未失步，則不管其振蕩多大，裝置均不誤動作。

其中圖8）、（b、（c）勵磁回路已出現(xiàn)不衰減的交變電流信號，電機已失步，失步保護環(huán)節(jié)應(yīng)快速及時動作；8（d是同步振蕩，電機未失步，失步保護環(huán)節(jié)應(yīng)不誤動作。對某些舊電機或已受暗傷的電機有時會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子回路開路時勵磁回路電流突然下降至零失步保護環(huán)節(jié)就應(yīng)快速動作。本系統(tǒng)能根據(jù)勵磁回路電流波形準(zhǔn)確快速地分析電機是否已失步。

失步保護所取信號從串接在勵磁回路中的分流器上測取不失真的毫伏信號信經(jīng)放大變換后輸入電腦系統(tǒng)，由電腦系統(tǒng)直接分析，并做出判斷輸出。

、失步后帶載自動再整步：正運轉(zhuǎn)中的同步發(fā)電機組，經(jīng)裝置檢測，判斷確認已失步后，立即動作于滅磁、異步驅(qū)動、帶載再整步。

型合控制器中的滅磁環(huán)節(jié)，是采用斷勵續(xù)流滅磁，即電機失步后，立即停發(fā)觸發(fā)脈沖，勵磁控制繼電器LCJ吸，斷開勵磁接觸器控制回路及勵磁主回路。待整流主橋路可控硅關(guān)斷后，釋，電機進入異步驅(qū)動狀態(tài)

電機一旦失步進入異步運行，必須改善電機的異步驅(qū)動特性。在電機處于異步運行狀態(tài)情況下，裝置自動使KQJ繼電器處于釋放狀態(tài)，通過的閉接點，使KQ可硅在很低電壓下便開通，以改善電機的異步驅(qū)動特性（圖9所）。

同步發(fā)電機組異步起動時轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)出很高的電壓電壓會直接危及電機轉(zhuǎn)子的繞組絕緣此磁裝置要及時地在主機起動過程中串接適當(dāng)?shù)臏绱烹娮琛?/p>

該勵磁裝置起動滅磁回路中晶閘管KQ導(dǎo)電采用高、低通電壓分級整定，保證主機良好的異步驅(qū)動性能，如9所。主機起動時，通過阻R、、壓管DW3壓限幅將轉(zhuǎn)子兩端感應(yīng)的高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓信號Uf，再經(jīng)（不在不得用于商業(yè)用途

僅供個人參考圖中濾過比較器處理光耦合器隔離后送至單片機系統(tǒng)單片機檢測到該信號和合閘接觸器動作信號后，使繼電器處釋放狀態(tài)KQ在很低電壓（約12V）下便導(dǎo)通，轉(zhuǎn)子回路的正向電流經(jīng)KQ滅磁電阻流過，反向電流經(jīng)二極管、RF過，保證了正反向電流的對稱性主起動平穩(wěn)主機起動結(jié)束進入同步后微機自動讓繼電器、動作KQ導(dǎo)電壓轉(zhuǎn)入高通值（約250V運行KQ自動關(guān)斷。

為避免KQ因過電壓設(shè)定值太低或?qū)ê笥捎谡麟妷狠^高使整流壓波形無過零點等原因關(guān)不斷，或因運行中由于某種原因誤導(dǎo)通，造成長時間通電發(fā)熱燒壞，在裝置內(nèi)設(shè)有KQ誤導(dǎo)通檢測電路。若KQ導(dǎo)通，在KQ與RF回中，直流勵電壓全部降在KQ上RF兩端無過電壓處冷態(tài)一出現(xiàn)導(dǎo)通后直勵磁全部降落在RF繼電器KM2線圈得電吸合，其動合觸點閉合，電腦系統(tǒng)接收到KQ誤通號后，先停發(fā)脈，使整流電路轉(zhuǎn)入失控狀態(tài)KQ在流形過零點自然關(guān)斷。若關(guān)不斷，電腦指令繼電器（不在圖中）動作，通過觸點接通報警回路，電鈴響，并在液晶面板上使用漢字顯示“KQ導(dǎo)通”，提請現(xiàn)場值班人員檢查處理。

經(jīng)改造后，電機在起動過程，轉(zhuǎn)子電流If波曲線趨向平滑KQ兩的電壓一為零，無任何尖和毛刺，說明滅磁晶閘管導(dǎo)通非常及時起回路特性很好投勵后U1動轉(zhuǎn)為正常勵磁電壓KQ自動關(guān)斷。當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)“自動重合閘”、“備用電源自切”或“人工切換電源”時，將出現(xiàn)電能輸送渠道的短暫中斷防電源恢復(fù)瞬間可能造成的“非同期沖擊”防擊檢測環(huán)節(jié)送給本裝置一對接點腦接收到FCJ接信號后同樣動作于滅磁步驅(qū)動、帶載再整步。

、后備保護環(huán)節(jié)：在發(fā)電機組或勵磁裝置出現(xiàn)再整步不成功、電機起動后或失步后長時間不投勵電機投勵后拉不進同步起動時間過長或熔斷器可控硅二極管整變壓器損壞等故障使電機無法正常運行時為保證電機及勵磁裝置安全裝置中特設(shè)了一個后備保護環(huán)節(jié)動于跳閘停機后備保護動作跳閘后控制面板上留有“后備保護動作”信號，也便于分析和記錄。

6可控硅誤導(dǎo)通檢測：設(shè)計時采取了對可控硅的開通電壓實行分級整定電在起動過程及失步后的異步驅(qū)動暫態(tài)過程中改善電機的異步驅(qū)動特性，使KQ在低電壓下便開通；而當(dāng)電機進入同步后KQ開通電壓設(shè)定值較高，主要是為了保護電機，保護可控硅、二極管，防止過電壓，因此，僅在出現(xiàn)過電壓情況下開通。

為避免KQ可硅因過電壓設(shè)定值太低，或開通后關(guān)不斷，造成滅磁電阻RF時間通電而過熱，裝置內(nèi)設(shè)有KQ誤通檢測裝置，若KQ未通，在KQ與回直流勵磁電壓全部降落在KQ上在磁電阻端無電壓，滅磁電阻F處冷態(tài)；一旦出現(xiàn)導(dǎo)后，直流電壓降落在滅磁電阻上，裝置內(nèi)繼電器線得電吸（圖其點信號輸入電腦系統(tǒng)腦接收到導(dǎo)通信（即RFJ接信號后對于因過電壓引起的導(dǎo)通腦統(tǒng)指令其過電壓消失后自動關(guān)斷因壓設(shè)定值太低造成的KQ誤導(dǎo)通，或?qū)ê箨P(guān)不斷，電腦指令控制報警繼電器合，通過其接點接通報警回路，并控制面板上KQ導(dǎo)通”信號指示燈亮，發(fā)出聲光信號提請操作員檢查處理。

、失控檢測系統(tǒng)：由于外部因素，如觸發(fā)脈沖回路斷線或接觸不良，造成脈沖丟失控回路同步電源缺相或消失主回路元件損（熔斷器熔斷造主回路三相不平不得用于商業(yè)用途

僅供個人參考衡、缺相運行，但未造成電機失步（若失步，則由失步再整步回路或后備保護環(huán)節(jié)處理），裝置能及時檢測到，若秒后故障仍未消除，裝置就控制報警繼電器B閉，通過其接點，接通報警回路，并控制面板上的“失控”信號指示燈亮，發(fā)出聲光信號。

失控或缺相檢測本理是利用電進入同步后的正常運行情況下直流勵磁電壓波形特征進行分析，圖10是種典型的勵磁電壓波形，圖10）、（b為正常運行，圖10）為缺相運行，圖（d為失控運行。

當(dāng)控制器檢測到電機出現(xiàn)失步、勵磁裝置出現(xiàn)KQ可硅誤導(dǎo)通、失控或由控制器后備保環(huán)節(jié)動作于電機跳閘時，控制器面板上分別備有各自的指示燈。按復(fù)歸按鈕，指示燈復(fù)位。其KQ可硅誤導(dǎo)通、失控，除有燈光信號外，電腦還控制報警繼電器吸合，由BXJ接接通音響報警回路。按復(fù)位按鈕，報警繼電器位。五、術(shù)改造后的效果

同發(fā)電機組勵磁裝置改造后，在異步驅(qū)動過程中平滑快完消除了采用老式勵磁屏在電機異步暫態(tài)過程中所存在的脈振足帶載起動及再整步的要求投按照“準(zhǔn)角強勵整步”的原則設(shè)計有勵磁整步的功能，電機拉入同步的過程平滑、快速、可靠，大大減小了對電機的沖擊，也確保了發(fā)電機組的安全可靠運行其先進完善可靠的帶勵失步勵失步保護系統(tǒng)保證了同步發(fā)電機組在發(fā)生帶勵失步和失勵失步時速動作護機電機免受損傷一術(shù)改造措施，使我公司6KV高同步發(fā)電機組及勵磁屏故障率、維修量顯著降低，經(jīng)過年行考驗，受到基層維護人員的一致好評和充分肯定。

由采用了先進的電腦控制技術(shù)有制過程均自動處理面采用新薄膜按鍵具有完整直觀的信號顯示系統(tǒng)當(dāng)機出現(xiàn)失步再步后備保護跳閘勵出現(xiàn)失控裝是否運行正常等均有信號指示核心部件同步發(fā)電機組綜合控制器也能指示自身是否發(fā)生故障具不停機不減載損傷電機的情況下從容在線更