引言
核电厂发电机作为发电厂运行中的核心设备，其设备励磁系统出现故障，对于火力发电企业的稳定发展以及电能生产的稳定性，造成了极大的影响。因此在实际发展中关于核电厂发电机励磁系统的故障问题处理，也引起了广泛的关注。笔者针对当前核电厂发电机励磁系统常见故障，进行简要的剖析研究，以期能为我国核电厂发电机励磁系统的故障维护提供参考。
1励磁电流异常波动及原因分析
1.1励磁电流异常波动
ALSTOM励磁调节器在我国大容量核电机组中广泛采用。同型号励磁系统的宁德核电机组多次发生与辅助强励相关的设备故障。2016年11月21日18:43分，宁德核电2LAB母线电压异常增高至275V，主控系统触发2LAB002(直流系统故障)/003(接地故障)/005(蓄电池电压低)/104(控制器故障)KA等一系列异常告警信号。经现场核实2LAB001XZ(绝缘监测仪)电源开关已经跳闸，2LAB001ＲG(集中控制器)显示屏花屏，有两个充电输出为275V，断开两个异常的充电模块后，母线电压逐步恢复至232V。检查2LAB蓄电池室，发现三根蓄电池转接电缆和金属板接触的地方存在电火花放电现象，电缆绝缘皮损伤，金属板存在灼伤痕迹。检查DCS和PMU记录，在2LAB电压异常升高期间，核电厂2号发电机励磁机励磁电流出现两次异常波动升高情况，励磁电流最高升至265A，并且在第二次异常变化时励磁电流高持续，超过30min。在断开与2LAB连接后，励磁电流又发生三次异常波动升高，最高达215A左右，其中有四次异常升高均超过励磁过流保护定值(126A、10s)，但保护均未动作。在此期间发电机励磁电压、有功、无功、输出电压、电流等参数均无异常变化。
1.2励磁电流异常波动原因分析
第一次励磁电流波动期间，核电厂DCS控制系统中励磁机、蓄电池等电流变化曲线如图1所示，整个过程持续时间28s。各时序点情况如下:(1)时序点1。18:43:15，2LAB充电器电流(1．2A)开始下降，1s后(18:43:16)变化至－11A;(2)时序点2。18:43:16，励磁机励磁电流(81A)开始增大，2s后(18:43:18)升高至215A;(3)时序点3。18:43:19，蓄电池电流和充电器电流开始快速上升，蓄电池电流最高上升至132A，充电器电流最高上升至128A;(4)时序点4。18:43:24，励磁机励磁电流下降至16A;(5)时序点5。18:43:43，励磁机励磁电流恢复正常，蓄电池和充电器电流开始趋于稳定，2LAB母线电压和蓄电池电压已上升至256V。8瓦水平轴振开始下降，幅度约3μm。事故发生后宁德核电2号机被迫停机解列，并对励磁机进行解体检查、AVＲ回路检查、LAB直流系统检查工作，结果发现励磁机定子磁极12点方向(第11磁极)的绕组与铁芯之间毛毡和绝缘板有烧焦放电等痕迹;且线圈开匝，多处存在较大缝隙。经厂家专家分析及现场试验验证，发现励磁控制系统的辅助强励设计存在缺陷，是导致励磁电流异常的主要原因。由于辅助强励回路上存在不稳定接地点，导致间歇性放电，回路存在的电感产生感应电势;但由于并非稳定的接地点，导致回路频繁充放电，产生暂态过电压，致使励磁机定子绝缘薄弱环节击穿，影响机组设备的安全。
图1励磁电流波动曲线
2核电机组励磁控制系统异常控制措施
2.1运行管理
在核电厂励磁系统日常运行过程中，相关的工作人员要定期检查励磁系统的运行情况，在汛期时发电机组运行功率较大，要对励磁系统的温度进行仔细的检查记录根据监测系统中的数据进行对比，确保励磁系统的温度变化在规定范围内。当励磁系统进入维修检查后，维护工作人员要对励磁系统的内部进行检查，观看励磁功率柜内部是否干净整洁，当励磁系统故障消除后，还需要对发电机组的运行进行合理安排，励磁系统在设备更换后要对相关的设定进行调整，确保核电厂发电机组的正常运行。
2.2汽轮发电机转子两点接地故障处理措施
汽轮发电机在运行中转子两点接地故障现象出现造成的危害较大，分析在实际发展中为有效的处理汽轮发电机转子两点接地故障。维护人员可通过两种举措进行改善，其一加强机组设备的日常巡检及维护，防止汽轮发电机出现转子两点接地故障;其二及时针对接地故障进行处理，并且在发电机励磁回路中安装绝缘监测装置，及时的针对发电机的接地故障现象进行处理，避免出现两点接地造成的严重危害。分析通过及时的故障现象，保障了发电机的安全稳定运行，同时也提升了电能生产作业中的安全稳定性。另外在日常维护中还应通过对发电机进行励磁回路绝缘电阻检测的方式，判断评估发电机转子接地现状，保障设备机组的稳定运行，提升发电机的运行质量。
2.3维护管理
为了保证核电厂发电机组的安全稳定运行，要提高励磁系统的性能，加强对励磁系统的维护和保护，首先要对脉冲线绝缘防护进行检查，并在脉冲线上安放绝缘管套，避免高压进入脉冲线出现击穿故障。其次在进行励磁系统的维护时，要对相关设备进行除尘，确保设备的干净整洁，因为励磁系统中的原件会因为击沉而出现短路或放电故障，灰尘量过大还会导致通风管道堵塞，不利于励磁系统的散热。
2.4励磁系统调节器的故障和处理
当励磁系统调节器发生故障时，无法对运行的发动机组进行升降压的调节，这种时候发电机因为电压没有进行及时的变化会导致运行功率增加，情况严重时会直接出现跳闸保护情况，如果出现这种情况，维护工作人员要进行故障处理，通过使用示波器对励磁系统调节器进行检查，如果发现脉冲异常，要对相关回路的电子元件进行检查，找到出现问题的电子元件并进行及时更换。
结语
(1)有辅助强励功能的励磁系统对电网的稳定水平有一定的提升作用，但作用并不是很明显。采用无辅助强励功能的励磁系统可以满足核电机组同时满发的功率送出要求。(2)没有辅助强励功能的励磁系统，在核电机组机端电压降至额定值80%以下时，其励磁顶值电压及励磁系统标称响应等励磁性能均满足《GB_7409．3－2007同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求》。(3)考虑励磁电流多次发生异常对机组安全运行造成威胁，同时鉴于辅助强励退出的励磁系统能满足系统稳定运行的要求，因此建议退出辅助强励功能。经过厂家及专业技术人员的多方论证，核电厂在机组停机时均申请实施将辅助强励退出运行。实际运行情况证明，退出辅助强励后的核电机组运行正常，励磁电流均未发生过异常情况，保障了核电机组及电网的安全稳定运行。本文中所建立的核电励磁系统模型以及提出的措施意见可为同一类型的核电机组提供借鉴与参考。
参考文献
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