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摘要：在水电厂励磁系统的运行过程中，依然会出现各类问题，所以，本文主要针对水电厂励磁系统的常见故障进行分析，提出了故障的处理方法，希望能够为今后的水电厂励磁系统故障处理工作带来参考，提升水电厂励磁系统的运行效果。
关键词：水电厂，励磁系统，故障，处理
前言
针对水电厂励磁系统的常见故障，在我们运行和维护的过程中都要重点研究，并积极做好防护的措施，进而提高水电厂励磁系统运行效率和效果，避免出现各类问题。
1、水电励磁系统概述
水电站励磁系统包括发电机励磁电流电源和相关的附属设备，主要由励磁调节器和励磁功率单元组成。励磁调节是根据设定好的调节准则，通过采集接受的信号最终实现控制励磁单元的输出。励磁电流由发电机转子产生，励磁系统的运行稳定可以保障电力系统并网机组的运行稳定。
通常对于水电机组来说，根据机组的容量不同，其励磁方式也不同。容量大于500kW的机组励磁方式采用自并励可控硅励磁，小于500kW的水电机组励磁方式为双绕组电抗器分流自复励方式，投产较早的水电机组励磁方式为永磁副励磁机和交流侧串联相复励方式。
自并励静止可控硅整流励磁系统的组成包括励磁变压器柜、交流隔离开关柜、整流柜、直流灭磁开关柜、直流隔离开关柜、非线性电阻柜、辅助柜、调节柜。正常情况下励磁调节器采用自动电压调节（AVR）控制方式。自动电压调节（AVR）控制是通过调节PID调节器的输出来改变发电机的励磁电流，该调节器的输入为发电机机端电压和电压给定值的偏差。最终实现发电机端电压的稳定。
图1励磁系统接线原理图
2、水电厂励磁系统常见故障处理
2.1励磁机故障
首先对交流励磁机进行处理，由于交流励磁机出现火花，可能导致励磁电压不稳定，所以励磁电压达不到额定值。由交流励磁机是旋转电枢式和发电机的转子绕组即磁场绕组是同轴的，所以交流励磁机电枢和发电机励磁绕组是同步的，交流励磁机电枢中产生的电流经过整流以后送入到发电机转子中。所以对励磁机的绕组进行绝缘测量判断是否有烧损或者接地。检查发现励磁机绕组绝缘良好无任何问题。因为在开机过程出现了火花现象。出现火花的情况大概有两方面的原因：①电磁方面，主要是换向不良引起的。励磁机的电枢绕组元件，从一个支路经过碳刷进入下一个支路，电流从一个方向比变成另一个方向，线圈和碳刷相连时进入换向过程。②机械方面的原因，机械方面的原因就比较多了，整流片间云母突出，碳刷接触不好，整流子不清洁，等等很多情况。在测量过程中发现励磁绕组上有尘土。及时用风压机和吸尘器对绕组设备进行清洁处理。然后进行开机测试。开机后发现励磁机的火花消除，但是励磁电压仍然达不到额定电压，所以排除励磁机故障问题。
2.2励磁系统元器件故障
逐一检查励磁系统控制回路元器件是否损坏。从起励回路、脉冲控制到风机控制回路开始对各个的回路进行检查，每个接触器、继电器、操作把手逐一检查，没有异常情况。并对线路上的继电器进行清洁处理，避免杂质造成接触不良而导致励磁电压建立不起来。再分别其它元器件，故障回路对应的电阻，电位器，滤波器等分别检查。
2.3调节器故障
调节出现故障原因比较多，有调节器电源故障、调节脉冲故障、调节其硬件故障等等，下面我们进行逐步检查。
①是否是调节器电源故障。对微机调节器A/B套电源板输出进行检测，发现A/B套的电源板输出正常，无异常现象。
②检查调节器插件没有正确插入或接线端子排松动。各插件对应的接线端子并无松动现象。
③检查进入开关量总线板的同步信号是否正常，同步信号是否没有输入调节器。经检查同步信号并无异常。
④调节器脉冲板信号是否正常
⑤是否可控硅脉冲信号消失，经检查，一切正常。
对于调节器的故障可采用替换法来排除。
发现励磁系统进行交流励磁工作的波形图存在有时不正常。可能是可控硅出现故障造成波形图出异常，然后拆除可控硅对其进行触发实验，实验检查可控硅没有问题，可能是可控硅物质的接触面基础不良造成的，对其接触面进行清洁处理，并从新安装，进行波形检测，发波形图都回归正常工作波形。再次进行开机检测发现开机励磁电压依然建立不起来，问题依然存在。排除了线路上的元器件损坏的原因。
2.4PLCS7-200故障
第一阶段：输入刷新阶段程序开始时，监控程序使机器以扫描方式逐个输入所有输入端口上的信号，并依次存入对应的输入映象寄存器。输入分为数字输入和模拟输入，读取输入数字量输入：每个扫描周期从读取数字量输入的当前值开始，然后将这些值写入到过程映像输入寄存器模拟量输入：除非启用了模拟量输入过滤，否则，S7-200在正常扫描周期中不更新来自扩展模块的模拟量输入。
第二阶段：程序处理阶段。所有的输入端口采样结束后，即开始进行逻辑运算处理，根据用户输入的控制程序，从第一条开始，逐条加以执行，并将相应的逻辑运行结果，存入对应的中间元件和输出元件映象寄存器，当最后一条控制程序执行完毕后。在程序或中断程序的执行过程中，立即I/O指令允许您直接访问输入与输出。
第三阶段：输出刷新阶段。将输出元件映象寄存器的内容，从第一个输出端口开始，到最后一个结束，依次读入对应的输出锁存器，从而驱动输出器件形成可编程的实际输出。一般地，PLC的一个扫描周期约10ms。在程序结束时，S7-200将数据从输出映像寄存器中写入把输出锁存器，最后复制到物理输出点，驱动外部负载。程序执行过程详见图3。
依次检测更换输入输出模块，A/D，D/A转换模块，数据传送模块，位控模块，数据网络模块，没有发现异常，拆除S7-200励磁系统上软件控制接口，手动电升压降压，可以正常建立励磁电压，CPU核心模块上出现故障，更换CPU模块，问题得到解决。
2.5直流励磁机式励磁系统的主回路的故障
对于直流励磁机式励磁的主回路而言相对于微机型励磁与电子调节器型励磁显然简单得多。从直流发电机出发，除连接线问题外，集电环和碳刷是经常出故障的地方。因集电环与碳刷之间是机械式直接接触，长期处于运动研磨状态，集电环与碳刷常常双双磨损、烧蚀、积碳导致了接触不良，励磁回路绝缘下降等；而换向器碳刷握弹簧预紧力也必须随碳刷被磨短适时调整，否则压力不足也产生跳火，烧蚀，引发更多故障。另外，用于调节激磁电流大小的磁场变阻器，其操作电机回路也处于动态工作状态，各接触器触点，电刷触头必须根据工作时间长短及实际使用情况适时研磨，调整并测量其接触电阻值，确保接触处于良好状态。由于励磁主回路通过的是较大的直流电流很容易发热，因此，除前面提及接的触点外，各接头也必须上紧，否则非常容易在这些地方形成较大的压降导致发热，烧坏回路中的零部件，也减弱了发电机的有效励磁电流。
3、结束语
综上所述，针对水电厂励磁系统的故障问题，我们有必要对其进行思考和分析，进而找出故障的根源，提出有效的处理措施，保证水电厂励磁系统的故障处理效果。
参考文献
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