摘要：励磁回路的作用是负责为发电机的转子提供直流电流（励磁电流），从而建立磁场。当转子旋转时，这个磁场切割定子绕组，就产生了感应电动势（电压）。自动电压调节器（AVR）通过控制励磁电流的大小，来维持发电机输出电压的稳定。当负载增加或功率因数变化时，AVR会试图增加励磁电流以维持电压，但如果这个需求异常地高，就会导致励磁回路过电流。这是一个常见的故障，它会影响发电机的稳定运行，甚至损坏励磁系统。

 

一、励磁回路过电流的主要原因

 

1、发电机负载侧（输出侧）原因

这是最常见的原因，因为励磁电流的大小直接与发电机的输出负载特性相关。

（1）负载过重或突然冲击性负载：启动大功率电动机（如水泵、空压机）时，启动电流通常是额定电流的5-7倍。为了支撑住电压不暴跌，AVR会命令励磁系统输出最大励磁电流，导致过流。

（2）负载功率因数过低（滞后）：当连接大量电感性负载（如变压器、电动机空载或轻载运行）时，系统的功率因数会变低。发电机需要输出大量的无功功率，而无功功率的输出主要依靠强大的励磁电流。功率因数越低，所需的励磁电流就越大，极易引发过流。

（3）输出短路故障：发电机输出端或供电线路发生短路时，电压会急剧下降。AVR会本能地、最大限度地增加励磁电流试图提升电压，这必然导致励磁回路严重过电流。

（4）负载不平衡或缺相运行：三相负载严重不平衡或缺相运行时，会产生负序电流和逆序磁场，对转子造成过热威胁。同时，为了补偿不平衡带来的电压波动，AVR会频繁调整励磁，可能在某些相位上导致励磁电流异常增高。

2、励磁系统自身原因

（1）自动电压调节器（AVR）故障：AVR内部的检测电路、控制逻辑或功率输出元件（如晶闸管）损坏，可能导致其发出错误的指令，持续输出过大的励磁电流，即使在没有需要的情况下。

（2）励磁绕组故障：转子励磁绕组因长期过热、绝缘老化、振动等原因，发生匝间短路或对地短路。短路会使绕组的有效阻抗下降，在同样的输出电压下，会产生更大的电流。

（3）旋转二极管（用于无刷发电机）损坏：在无刷发电机中，励磁电流通过旋转整流器（一组二极管）送到主转子绕组。如果其中一个或多个二极管击穿短路，会形成环流，大大增加励磁机的负担，导致励磁机过流，反映到主励磁回路上就是过电流。

（3）励磁机故障：励磁机（交流励磁机）本身的定子或转子绕组故障，导致其输出特性异常，无法正常提供所需的励磁功率。

3、发电机本体原因

风扇损坏、滤网堵塞、环境温度过高等导致发电机散热不良。绕组温度升高后，其电阻会变化，可能影响AVR的调节，并在高负载下更容易触发过流保护。

 

发电机励磁系统原理示意图

 

二、解决方法与步骤

 

处理此问题应遵循“从外到内、从简到繁”的排查原则。

1、立即措施与现场检查

停机并复位：发生过电流报警后，首先应降低负载并停机，让设备冷却。复位报警装置。

（1）检查负载：

① 记录故障时的负载情况：查看了多少kW（有功功率）和kVar（无功功率）？功率因数是多少？

② 排查大功率设备：确认故障是否与启动特定大电机有关。如有必要，应调整启动顺序，采用软启动器或变频器。

③ 测量三相负载平衡度：使用钳形表测量三相输出电流，看是否平衡。

（2）检查发电机本体

① 观察和清洁：检查发电机进、出风口是否畅通，滤网是否清洁。确保冷却风扇工作正常。

② 测量绝缘电阻：在断电情况下，使用兆欧表测量发电机定子绕组和转子励磁绕组的对地绝缘电阻，判断是否有严重受潮或接地故障。

2、系统性诊断与测试

如果第一步未发现问题，需要进行更深入的检查。

（1）空载测试：将发电机输出开关断开，在空载状态下启动发电机。如果空载时励磁电流就很大甚至过流，那么问题极大概率在励磁系统或发电机本体内部（如AVR故障、励磁绕组匝间短路、旋转二极管短路）。如果空载时电压和励磁电流均正常，则问题出在负载侧。

（2）带载测试（谨慎进行）：在空载正常的前提下，逐步增加负载，并密切监视有功功率（kW）、无功功率（kVar）、功率因数（PF）和励磁电流。如果随着负载增加，功率因数不断降低（例如低于0、8滞后），而励磁电流急剧上升，则可断定是低功率因数负载导致的问题。

（3）专业检查励磁系统：

① 检查AVR：由专业技术人员检查AVR的输入信号、输出波形和基准电压设置。有时替换一个正常的同型号AVR进行测试是最快的判断方法。

② 检查旋转整流器（仅限无刷发电机）：需要拆开发电机，对旋转二极管进行测试（使用万用表二极管档），检查是否有击穿或开路。

③ 检查励磁绕组直流电阻：测量励磁绕组的直流电阻，与出厂值或以往记录值比较。如果电阻明显偏小，则可能存在匝间短路。

 表1  解决方法与预防措施速查表

 

总结：

当遇到励磁过电流问题时，首要任务是详细记录故障发生时的所有电气参数（电压、电流、功率、功率因数、频率）。这些数据是区分是负载问题还是机器自身问题的关键证据。如果自身不具备深入诊断的能力，应及时联系专业的发电机维修服务商。

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