發電廠一次設備的常見故障及處理措施

摘 要：隨著經濟和社會的快速發展，對電能的需求量越來越大，電能的生產、輸送和分配使用是連續的過程，任何一個環節發生事故都會影響整個系統的正常運行，甚至會危及人身安全。因此，對發電廠電氣設備的故障進行診斷具有重要的現實意義。文章主要分析了發電廠水輪機和發電機運行時出現的常用故障，并提出了相應的處理措施，以保障設備的安全可靠運行。

關鍵詞：發電廠；電氣設備；故障；處理措施

1 引言

水力發電是利用水的勢能來推動水輪機轉動，進行帶動發電機轉動進行發電的；水力發電對環境幾乎沒有任何污染、發電成本低、高效靈活等諸多優點，是目前應用較為廣泛的一種發電形式。水力發電廠的電氣設備包括一次設備和二次設備，一次設備是指與電網或輸電線路直接連接，且通過大電流、高電壓的發變電設備和電廠用電設備，如水輪發電機、發電機、變壓器、斷路器以及隔離開關等；二次設備是指為一次設備、機械設備的正常運行而設置的監測、控制、保護和信號等電氣設備，如各種電氣儀表、繼電器、控制開關和其它自動裝置等。本文主要對水輪機和發電機容易產生的常見故障進行分析，并根據故障情況采取相應的處理措施，保障設備的安全運行。

2 水輪機的常見故障及處理措施

水輪機在運行的過程中可能會出現各種各樣的異常現象，在分析故障時，需要根據儀表指示、機器運轉的聲響、振動、溫度等現象，結合常規的處理經驗進行分析判斷，從而消除設備的故障。

2.1 水輪機過速

機組帶負載運行過程中突然甩負載時，導水葉不能瞬時關閉，在導水葉關閉的過程中水輪機的轉速可能會增高20%-40%，當機組轉速升高至某一定值（一般整定為140%額定轉速）以上，則機組出現過速事故。如果轉速升高，機組轉動部分離心力急劇增大，引起機組擺度和振動顯著增大，甚至會引起轉動部分和固定部分的碰撞。過速時的可能現象有：機組的噪聲明顯增大；發電機的負荷表指示為零，電壓表指示升高；過速保護動作，出現停機；過速限制器動作，水輪機的主閥全開位置紅燈熄滅。

消除故障的處理措施：（1）通過現象判明機組已經過速時，應監視過速保護裝置能否正常動作，如果過速保護不動作或者動作不正常，應手動緊急停機，同時關閉水輪機主閥。（2）在緊急停機過程中，如果剪斷銷剪斷或主配閥卡住引起過速，不管轉速是否達到過速保護動作的整定值，都應手動操作過速保護裝置，使導水葉和主閥迅速關閉，對于沒有設置水輪機主閥的機組，應該盡快關閉機組前的進水口閘門。

2.2 水輪機振動

水輪機振動會影響機組正常運行，可能會導致機組運行不穩定、出力波動大、軸承溫度高、機組噪聲大，增大了并網的難度；甚至會引起機組固定地角螺栓損壞、尾水管金屬焊接部件裂紋，軸承溫度過高而無法運行。

振動原因分析：（1）機械安裝方面，主軸彎曲變形、機組主軸同心度不好、主軸法蘭連接不緊以及間隙過大等都會引起振動；機組轉動部分重量不平衡，機組振動情況與轉速高低有關。（2）水力平衡方面，尾水管中水流漩渦引起水輪機振動，機組振動大小與負荷有關，機組負荷小容易引起振動。

消除故障的處理措施：（1）對于主軸問題需要拆卸機組部件重新進行檢測和安裝；轉動不平衡的問題必須拆卸機組轉輪進行平衡檢查進行修正，來消除振動。（2）水力平衡問題需要避開此運行工況區域或在尾水管中安裝補氣管進行補氣的方法，減輕或者消除漩渦引起的振動。

2.3 水輪機軸承溫度過高

軸承的溫度過高，會影響機組的正常運行。軸承溫度過高的原因：（1）機組振動較大，主軸擺度大，軸承受力增大。（2）軸承油位過低，潤滑油型號和水輪機不符，潤滑效果不好。（3）軸承冷卻器堵塞，冷卻水中斷或流量不足，冷卻條件不好。（4）軸承冷卻器漏水，頂蓋排水不暢引起軸承進水，潤滑油不合格。

消除故障的處理措施：根據故障原因分別進行處理，機組振動需要設法進行消除；停機檢查潤滑系統并消除故障，潤滑油應保持在油標線的規定位置；停機對冷卻系統進行檢查并消除故障；潤滑油方面要將油過濾或者更換新油。

3 發電機的常見故障及處理措施

3.1 發電機過負荷

發電機在運行的過程中，可能出現過負荷的情況。可能的原因：發電機定子電流超過額定值；當定子電流超過額定值的1.1倍時，發電機過負荷保護發出報警信號；發電機有功、無功負荷及轉子電流查過額定值。

消除故障的方法：（1）注意監視電壓、頻率和電流值的大小，是否超過允許值。（2）如果電壓或頻率升高，應立即降低無功或有功負荷使定子電流降至額定值。（3）如果電壓和頻率都正常，應該采取減小勵磁電流的方法來消除過負荷，但是母線電壓不能低于極限值以下。（4）如果母線電壓已低于極限值，但發電機仍然過負荷，應根據過負荷的多少，采取限負荷運行并聯系調度啟用備用機組等方法進行處理。

3.2 三相定子電流不平衡

定子三相電流指示互不相等，三相電流差較大，負序電流指示值也增大；當不平衡超限且超過規定運行時間時，負序信號裝置發電機不對稱過負荷信號；造成轉子的振動和發熱。

可能的原因：發電機及其回路一相斷開或斷路器一相接觸不良；某條送電線路非全相運行；系統單相負荷過大；定子電流表或回路故障也會使定子三相電流表指示不對稱。

消除故障的方法：當發電機三相電流不平衡超限運行時，若判明不是回路故障引起，應立即降低機組的負荷，使不平衡電流降到允許值以下，然后向系統調度匯報。三相電流平衡后，再根據調度命令增加機組負荷。水輪發電機的三相電流之差，不得超過額定電流的20%，同時任何一相的電流，不得大于其額定值。

3.3 欠勵磁或者失磁

發電機運行中，晶閘管損壞，突然二相運行，使發電機的勵磁電流大幅度減少，甚至發電機進相運行，這種現象稱為發電機的欠勵磁。如果發電機欠勵磁運行，可以用鉗形電流表檢查勵磁回路的三相電流，如果發現勵磁少一相工作，應該降低有功負荷，并且停機進行檢查處理。

發電機轉子勵磁回路斷線，晶閘管勵磁開關誤跳閘或勵磁二相以上整流管損壞，會使發電機失去勵磁電流而造成失磁。并網運行的發電機失磁后表現為：勵磁電流表指示為零，發電機定子電壓表指示下降，定子電流異常增大，過負荷保護發出信號，此時發電機轉速略有升高，功率因數表進相，無功電能表倒轉。發電機失磁后，發電機同步運行變為異步運行，發電機向電網吸收大量無功功率。消除故障的方法：（1）降低有功功率，以便降低定子電流。（2）手動增加勵磁電流或者合上勵磁開關恢復勵磁電流。（3）如果上述仍然沒有效果，說明勵磁轉子繞組回路有斷路故障，必須立即停機檢查處理。

4 結束語

對發電廠電氣設備的故障進行維護時，需要熟悉設備的構造，這樣才能及時查找故障的原因，并提出相應的處理措施，確保設備的正常運行。

參考文獻

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作者簡介：余恢緒（1969，12-），男，漢，1987年12月參加工作，湖南資興人，現為湖南省東江水力發電廠職工。