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励磁变温度及声音异常的分析和处理

前言：
励磁变压器是当今发电机可控硅励磁系统的重要设备之一，其连接于发电机机端，主要是为可控硅励磁装置提供交流电源，经整流后，给同步发电机励磁绕组提供直流励磁电流。目前在大中型发电机可控硅励磁系统中的励磁变压器广泛采用树脂绝缘干式电力变压器.随着变压器的制造技术质量不断提高，除具有结构简单、性能好、损耗小、噪音低、免维护外，还具有运行可靠、稳定性高、过载能力强等优点。励磁变压器本体常见的故障率大大下降，但由于外围相连设备引起励磁变压器工作异常现象应引起人们足够重视.

一、 鱼跳电站励磁系统介绍

鱼跳电站全部机组于2001年建成投产，电站装机容量为3×16MW，励磁系统采用湖北陆水自动化LSW型全数字工控机励磁装置。LSW型全数字工控机励磁装置由励磁变压器、可控硅镇流装置（功率柜）、灭磁柜、励磁调节柜组成。由于该励磁装置调节器由模拟集成电路组成，采用三相全控桥镇流电路，双微机独立的自动电压调节，方式单一，运行参数整定修改难，调节柜、灭磁柜、运行不稳定、维护复杂、故障率高、软故障较多，设备元器件老化严重，已不能满足系统和机组安全、稳定、快速响应的运行生产要求。因此2010年3月对电站励磁系统进行了改造。改造后保留可控硅、励磁变压器等功率回路部件，采用QFDSP—2型全数字式静态励磁系统，并利用原结构布置，将原励磁调节柜、灭磁柜更换为新的调节柜、灭磁柜。改造后的励磁系统由调节器、人机界面、对外接口、功率柜、灭磁及过压保护、励磁变压器等组成。励磁系统采用自并励静止励磁系统，原理接线图见图1-6

图1-6中可看出发电机励磁功率取自发电机端，经过励磁变压器LB降压、可控硅整流器KZL整流后给发电机励磁。发电机励磁电流通过自动励磁调节器控制可控硅的控制角进行控制。由于励磁变压器是并联在发电机端的，且发电机向自己提供励磁功率，所以这种系统叫做自并励励磁系统。
1、励磁变LB主要参数
名 称
树脂浇注干式电力变压器
型号
SC9-315/10.5
额定容量
315KVA
绝缘等级
F
冷却方式
ＡＮ
一次额定电压
10500V
二次额定电压
320V
频率
50HZ
连接组别
D,y1
生产日期
2000.10
制造厂家
广东顺德特种变压器厂

2、此励磁变的温控器测量工作原理：
TTC-300A系列温控器通过Pt100铂电阻和PTC非线性热敏电阻分别采集变压器绕组和铁芯温度信号。根据两路温度信号：一方面通过面板LED巡回显示运行温度值及其通道号，另一方面当运行温度超过设定值时，发出相应的风机启动，风机停止，超温报警，超温跳闸或铁芯报警信号。例如当绕组温度超过155℃时，温控器发出超温报警值号，若绕组温度上升超过170℃，则发出超温跳闸信号。此外，报警和跳闸动作均由PTC或Pt100信号同时作用（TTC-305除外），具有双重保护，大大提高了系统的可靠性。
二、 异常情况简述
2013年5月1日三台机组上网运行，运行人员巡回检查时发现2号机励磁变压器有异常振动声音.且A相铁芯温度异常升高。当时有功负荷带15 MW。A相温度111℃，其他两相76℃左右，并随着负荷增加而上升，现场检查励磁变压器本体及励磁系统电气一次部分外观无异常，励磁及保护装置无报警信号，通过用测温仪对1号机励磁变压器、3号机励磁变压器温度对比，排除是励磁变压器温控器故障，因为三台机组所带有功负荷都是15 MW，正常温度都在75℃左右，初步判断是励磁变压器故障，报告电厂生产部，联系调度转移2号发电机负荷停机检查处理。
三、 初步原因分析
根据现场观察到的异常情况，结合我们对变压器常见故障处理的经验，初步分析认为，造成2号发电机励磁变压器A相振动异音及铁芯温度异常升高的原因可能有下列两个:一是A相铁芯或机构松动;二是励磁变压器内部故障。
四、 励磁变压器现场检查、试验及处理
针对上述初步分析可能原因，对励磁变压器进行了认真检查，室内无焦味，整体外观无发现爬电痕迹及局部过热现象，进行线接头紧固，中性点连接端子紧固，但2号发电机开机后2号机励磁变压器故障依旧。停机后作高压试验（直流电阻、绝缘电阻），数据正常，在进行高压试验过程中,当用2500V电压挡测铁心地绝缘电阻时出现2次放电现象,后放电现象消失。试验数据显示正常，排除了励磁变压器内部故障的可能性。对出现松动的螺母用力矩扳手紧固,并对励磁变压器表面进行清扫。现在排除了以上分析的A相铁芯或机构松动及励磁变压器内部故障，只能另外分析原因。
当2号发电机开机并网发电时,有出现A相振动异音及铁心温度异常升高现象,其它各表计指示正常,励磁及保护装置也无任何报警信号。 经分析认为,故障应为励磁变压器二次侧负荷不平衡所引起,主要原因有:①励磁功率柜晶闸管故障;②励磁调节故障;③励磁功率柜晶闸管及励磁回路连接端松动、接触不良等。 
五、晶闸管励磁系统检查、试验及处理
首先对晶闸管励磁系统（功率柜、调节器、开关、刀闸及励磁回路等）进行外观检查,没有发现放电痕迹、局部过热及连接线端松动、接触不良等异常现象，于是2号发电机开机检查励磁系统。
检查发现，励磁调节器工作正常,进一步检查发现, 使用钳型电流表测出励磁变压器二次侧负荷不平衡;A相2.10A,B相1.71A,C相1.26A,示波器显示晶闸管输出带尖峰的异常波形。 鱼跳电站晶闸管励磁系统采用两个功率柜，在减少励磁电流后可以用一个功率柜运行，于是可以用排除法，找出故障功率柜。
切开1号功率柜阳极开关（三相交流输入开关）,只投入2号功率柜，接着使用钳型电流表监视励磁变压器二次侧负荷电流变化，并用示波器观测晶闸管的输出波形,发现故障现象没有变化，于是切开2号功率柜阳极开关（三相交流输入开关）,只投入1号功率柜，接着使用钳型电流表监视励磁变压器二次侧负荷电流变化，并用示波器观测晶闸管的输出波形, 结果励磁变压器二次侧负荷电流恢复平衡,示波器显示晶闸管输出波形正常,励磁变压器A相振动异音消失,铁心温度开始从110℃下降,并逐步降至正常范围。 原因查明后,拆下2号功率柜进行检查，有1个晶闸管经检测已损坏,换上1个新的晶闸管,进行试验无异常后,开机并网发电运行正常。 
六、 结语
   从2号发电机励磁变压器A相振动异音及铁心温度异常升高这次故障的发现、检查、分析、处理全过程来看,变压器振动异音不是由于铁心螺杆松动引起的,真正的原因是2号励磁功率柜内晶闸管损坏,造成励磁变压器二次侧负荷不平衡所引起.
在今后处理类似故障时,应注意:
①除了对励磁变压器本身进行检查外,还要对励磁变压器外围相关设备进行全面检查故障;
②除了要做好变压器定期预试工作外,还要认真执行设备巡回检查制度.