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摘?要 本文是作者在水电站运行中分析处理励磁系统故障一小结，对相关专业有一定的参考价值。
关键词 SWL-1；励磁故障；励磁电流调节
中图分类号 TV734 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)071-0121-01
1 电站概述
该水电站2001年投入运行，总装机容量为2x2500 KW+1x2000 KW，1号、2号机组均采用SWL-1型微机励磁装置。
2 励磁系统概述
同步发电机励磁系统的一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流，而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出，因此，励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。
2.1 本电站采用的励磁系统的基本结构
系统采用双微机通道加模拟后备通道构成的调节器。整个装置包括：进行模拟量及数字量隔离舆与变换等电路的输入板，进行脉冲放大输出、开关量输出及双通道切换等电路的输出板，两块CPU板，数码显示板及模拟通道板共五个部分，采用总线式插板结构。如下图。
系统用软件实现无功调差、可控硅控制脉冲移相、最大励磁电流顶值限制、强励反时限限制、欠励限制、FV限制。能自动跟踪系统电压运行、能实现残压启励和自动它励启励、可按机端电压给定值、励磁电流给定值、功率给定值调节。
2.2 功能板简介
2.2.1 输入板
输入板是系统的向前通道，是发电机状态、励磁装置状态等强电信号与CPU板弱电信号之间的接口，其任务是把装置需要的发电机、励磁装置的状态信号真实和准确地转换为符合CPU板接中要求的电信号，供CPU检测用。
2.2.2 CPU板及软件功能
CPU板包括8097微机控制器、复位电路、地址锁存电路、地址译码电路、自诊断电路、A/D转换基准电压电路、D/A转换电路、串行及并行接口电路、测频信号处理电路等。
系统软件包括：初始化子程序，键盘扫描程序、运行状态监视子程序、数码显示子程序、A/D采样子程序、D/A发送子程序、功率计算子程序、调节计算子程序、故障判断及处理子程序、频率相位检测中断子程序、并行通讯子程序、主程序等部分。系统在20 ms内输出控制量（3-6次），即三分之一周期（6.67 ms）或六分之一周期（3.36 ms）完成一次控制。
双机（双CPU板）切换，两套CPU板发出移相控制电压UK、显示及操作输出的人工及自动切换，若主控板1在正常工作时，将发出一高电平信号（GOOD1），该信号送到输出板的双机切换电路，同理，主控板2在正常工作时，也将发一高电平信号（GOOD2），输出板的切换逻辑在确认两主控板都正常时，将切换至主控板1输出，并发出切换信号（ON1=1，ON2=0），以便入各自的主控板知道自己的运行姿态。若某主控板工作异常，则自动切换。
2.2.3 输出板
它包括整流桥故障、风机故障、同步及TV故障、转子过流、灭磁、强励、欠励、进相及CPU工作指示信号。整流桥故障和风机故障将限流到额定值的2/3，转子过流限幅，强励按反时限限制，进相只发信号，欠励按恒无功方式运行。
同步及TV故障、进相、限流、风机故障、灭磁、整流桥故障、同时以按点方式输出、可提供给中控时使用。
操作输出，包括自动合灭磁开关、跳灭磁开关及它励启励。
2.2.4 后备通道板（手动板）
为按励磁电流（恒流）闭环方式调节的模拟通道，其运行姿态受主控通道的跟踪，它与主控通道完全隔离，与主控通道之间的切换为人工预置方式。
3 故障现象及处理过程
3.1 现象
某小水电站2＃机组装机2500 KW、励磁系统为SWL－1型，额定励磁电压为63 V、额定励磁电流为315 A，励磁电流采用三相全控整流。机组在2001年投入运行，2006年６月份的某一天，中控室微机监控显示：２＃机组有功为2500 KW时，无功1000 Kvar，励磁电流只能到270 A，经运行人员在中控室调整无法达到额定运行，而同并于6.3 KV母线的1＃机组则能在额定工况运行。为此，我们结合该励磁装置的说明书和现场安装接线图纸，进行如下处理。
3.2 分析
根据上述现象分析原因可能有：1）三相桥式可控硅损坏；2）励磁系统控制板故障未能准确发出触发脉冲；3）励磁变故障。
3.3 处理
1）首先从外观检查三相整流桥六只可控硅，未发现有异常现象。再用万用表测量整流桥六只可控硅正向电阻值和反向电阻值与其标准参数进行比较，均在正常范围内；同时用两节２ V的干电池来分别触发六只可控硅，均能正常导通，因此可以排除该故障不是可控硅本身故障引起的。
2）进一步对励磁调节器功能板外观检查无可疑对象；基于该电站１#、２#机组励磁系统使用的是同一厂家的同一型号的励磁调节器能板，为此我们想到将１#机组与２#机组励磁功能板互调的办法，将1＃机与2＃机的后备通道板互换，再次开机并网观察，发现互换后原来2＃机的后备通道板在1＃机工作正常，1＃机的后备通道板在2＃机上仍然只能将励磁电流增加到270 A左右，说明两台机组的后备通道板工作是正常的。
3）于是用钳形电流表测量2＃机励磁变低压侧可控硅阳极开关处的三相电流，结果发现A相电流值为0A，B相为125 A，C相为121 A。进一步测量励磁变高压侧三相电压均在6.3 KV左右，并且低压侧三相绕组的阻值均在100 MΩ，说明励磁变工作正常。
4）、作为励磁系统三大板块：测量部分、控制部分、整流工作部分，我们都作了详细周密的分析与测量检查，各种直观现象和数据测量数据表明这三部分都是正常的，那么我们将思路转移到与励磁调节相关的部分：２#机组机端PT、母线PT，对其二次侧相电压进行测量，结果57 V左右，基本正常；接下来对手动同步变进行检测，其输入侧经保险后的电压Uab=43 V、Ubc=93 V、Uca=45 V，由此可判断为故障点，在下一步的检查过程中A相的保险进线侧的电线有松动现象，在将其紧固后再次开机并网，2＃机与1＃机的励磁电流在相同负荷情况下都能达到300 A左右。
在事故（故障）查找与处理过程中，我们可以由点及面，由现象到本质层层剖析，深入挖掘问题的根本，决不放过可疑之处，才能达到解决的目的。
参考文献
[1]国网电力科学研究院/南京南瑞集团公司.发电机励磁系统作用及分类[M].
[2]长江水利委员会陆水自动化设备厂.SWL-1微机型励磁装置说明书[M].
作者简介
黄凤琛，男，大专，贵州省兴义市水电开发公司，从事13年水电站运行管理工作。
朱德剑，男，本科，贵州省兴义市水电开发公司，从事12年水电站运行管理工作。
关键词 SWL-1；励磁故障；励磁电流调节
中图分类号 TV734 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)071-0121-01
1 电站概述
该水电站2001年投入运行，总装机容量为2x2500 KW+1x2000 KW，1号、2号机组均采用SWL-1型微机励磁装置。
2 励磁系统概述
同步发电机励磁系统的一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流，而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出，因此，励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。
2.1 本电站采用的励磁系统的基本结构
系统采用双微机通道加模拟后备通道构成的调节器。整个装置包括：进行模拟量及数字量隔离舆与变换等电路的输入板，进行脉冲放大输出、开关量输出及双通道切换等电路的输出板，两块CPU板，数码显示板及模拟通道板共五个部分，采用总线式插板结构。如下图。
系统用软件实现无功调差、可控硅控制脉冲移相、最大励磁电流顶值限制、强励反时限限制、欠励限制、FV限制。能自动跟踪系统电压运行、能实现残压启励和自动它励启励、可按机端电压给定值、励磁电流给定值、功率给定值调节。
2.2 功能板简介
2.2.1 输入板
输入板是系统的向前通道，是发电机状态、励磁装置状态等强电信号与CPU板弱电信号之间的接口，其任务是把装置需要的发电机、励磁装置的状态信号真实和准确地转换为符合CPU板接中要求的电信号，供CPU检测用。
2.2.2 CPU板及软件功能
CPU板包括8097微机控制器、复位电路、地址锁存电路、地址译码电路、自诊断电路、A/D转换基准电压电路、D/A转换电路、串行及并行接口电路、测频信号处理电路等。
系统软件包括：初始化子程序，键盘扫描程序、运行状态监视子程序、数码显示子程序、A/D采样子程序、D/A发送子程序、功率计算子程序、调节计算子程序、故障判断及处理子程序、频率相位检测中断子程序、并行通讯子程序、主程序等部分。系统在20 ms内输出控制量（3-6次），即三分之一周期（6.67 ms）或六分之一周期（3.36 ms）完成一次控制。
双机（双CPU板）切换，两套CPU板发出移相控制电压UK、显示及操作输出的人工及自动切换，若主控板1在正常工作时，将发出一高电平信号（GOOD1），该信号送到输出板的双机切换电路，同理，主控板2在正常工作时，也将发一高电平信号（GOOD2），输出板的切换逻辑在确认两主控板都正常时，将切换至主控板1输出，并发出切换信号（ON1=1，ON2=0），以便入各自的主控板知道自己的运行姿态。若某主控板工作异常，则自动切换。
2.2.3 输出板
它包括整流桥故障、风机故障、同步及TV故障、转子过流、灭磁、强励、欠励、进相及CPU工作指示信号。整流桥故障和风机故障将限流到额定值的2/3，转子过流限幅，强励按反时限限制，进相只发信号，欠励按恒无功方式运行。
同步及TV故障、进相、限流、风机故障、灭磁、整流桥故障、同时以按点方式输出、可提供给中控时使用。
操作输出，包括自动合灭磁开关、跳灭磁开关及它励启励。
2.2.4 后备通道板（手动板）
为按励磁电流（恒流）闭环方式调节的模拟通道，其运行姿态受主控通道的跟踪，它与主控通道完全隔离，与主控通道之间的切换为人工预置方式。
3 故障现象及处理过程
3.1 现象
某小水电站2＃机组装机2500 KW、励磁系统为SWL－1型，额定励磁电压为63 V、额定励磁电流为315 A，励磁电流采用三相全控整流。机组在2001年投入运行，2006年６月份的某一天，中控室微机监控显示：２＃机组有功为2500 KW时，无功1000 Kvar，励磁电流只能到270 A，经运行人员在中控室调整无法达到额定运行，而同并于6.3 KV母线的1＃机组则能在额定工况运行。为此，我们结合该励磁装置的说明书和现场安装接线图纸，进行如下处理。
3.2 分析
根据上述现象分析原因可能有：1）三相桥式可控硅损坏；2）励磁系统控制板故障未能准确发出触发脉冲；3）励磁变故障。
3.3 处理
1）首先从外观检查三相整流桥六只可控硅，未发现有异常现象。再用万用表测量整流桥六只可控硅正向电阻值和反向电阻值与其标准参数进行比较，均在正常范围内；同时用两节２ V的干电池来分别触发六只可控硅，均能正常导通，因此可以排除该故障不是可控硅本身故障引起的。
2）进一步对励磁调节器功能板外观检查无可疑对象；基于该电站１#、２#机组励磁系统使用的是同一厂家的同一型号的励磁调节器能板，为此我们想到将１#机组与２#机组励磁功能板互调的办法，将1＃机与2＃机的后备通道板互换，再次开机并网观察，发现互换后原来2＃机的后备通道板在1＃机工作正常，1＃机的后备通道板在2＃机上仍然只能将励磁电流增加到270 A左右，说明两台机组的后备通道板工作是正常的。
3）于是用钳形电流表测量2＃机励磁变低压侧可控硅阳极开关处的三相电流，结果发现A相电流值为0A，B相为125 A，C相为121 A。进一步测量励磁变高压侧三相电压均在6.3 KV左右，并且低压侧三相绕组的阻值均在100 MΩ，说明励磁变工作正常。
4）、作为励磁系统三大板块：测量部分、控制部分、整流工作部分，我们都作了详细周密的分析与测量检查，各种直观现象和数据测量数据表明这三部分都是正常的，那么我们将思路转移到与励磁调节相关的部分：２#机组机端PT、母线PT，对其二次侧相电压进行测量，结果57 V左右，基本正常；接下来对手动同步变进行检测，其输入侧经保险后的电压Uab=43 V、Ubc=93 V、Uca=45 V，由此可判断为故障点，在下一步的检查过程中A相的保险进线侧的电线有松动现象，在将其紧固后再次开机并网，2＃机与1＃机的励磁电流在相同负荷情况下都能达到300 A左右。
在事故（故障）查找与处理过程中，我们可以由点及面，由现象到本质层层剖析，深入挖掘问题的根本，决不放过可疑之处，才能达到解决的目的。
参考文献
[1]国网电力科学研究院/南京南瑞集团公司.发电机励磁系统作用及分类[M].
[2]长江水利委员会陆水自动化设备厂.SWL-1微机型励磁装置说明书[M].
作者简介
黄凤琛，男，大专，贵州省兴义市水电开发公司，从事13年水电站运行管理工作。
朱德剑，男，本科，贵州省兴义市水电开发公司，从事12年水电站运行管理工作。