水利發(fā)電機常見故障分析

廖鐵堅

摘 要：水力發(fā)電廠的機電設(shè)備在使用的過程中，由于泥沙的淤積、機械自身的磨損、汽蝕損傷等原因，會受到不同程度的損壞，不僅影響了水利發(fā)電機的工作效率，還降低了水利發(fā)電機的使用壽命，甚至可能會造成各種安全問題。因此，為保證運行的可靠性和工作的穩(wěn)定性，必須對水電機組的發(fā)電機進行及時檢修與優(yōu)化。文章對水利發(fā)電機常見故障的現(xiàn)象、原因、處理進行了分析。

關(guān)鍵詞：水利發(fā)電機；故障；現(xiàn)象；處理

1 水利發(fā)電機檢修現(xiàn)狀

計劃檢修在防范水利發(fā)動機組異常運行問題中起到了重要的作用，而且檢修成本不高。然而隨著對電能質(zhì)量要求的日益提高，計劃檢修的不足之處也日益顯現(xiàn)，不能滿足設(shè)備維護的需求。因此，為了保證生產(chǎn)的安全進行，要兼顧檢修的質(zhì)量和檢修的成本兩個方面，在保證質(zhì)量的同時，盡量降低檢修的成本，及時地維護與控制可能出現(xiàn)的問題。

2 水利發(fā)電機常見故障原因及后果

制動器故障。制動器故障通常是由于防塵效果不好、制動塊耐磨性差、排油不凈、載荷不均等造成的，它會導(dǎo)致活塞受卡動作不靈、制動塊壽命縮短，繞組絕緣強度降低、污染繞組等現(xiàn)象的發(fā)生。

軸瓦損壞。當壞瓦溫度過高、各瓦間溫差過大、軸瓦燒損、軸瓦磨損或變形時，就會損壞軸瓦。導(dǎo)致軸瓦損壞的原因主要是各塊瓦受力不均、冷卻油溫差過大、冷卻系統(tǒng)故障等，軸瓦損壞會損傷軸頸、加大振動程度、造成定轉(zhuǎn)子擦碰。

定子線圈松動下沉。長期處于高溫運行中的線圈、槽楔、墊條等，容易收縮造成松動，然后線圈在重力的作用下下沉。定子線圈松動下沉?xí)?dǎo)致主絕緣磨損，損壞線圈甚至引起短路。

定子振動。定子鐵心合縫不嚴或鐵心松動，會破壞定子繞組絕緣及繞組緊固。

水輪機故障。導(dǎo)葉漏水及空性、水輪機磨性破壞、主軸密封不良、水輪機葉片裂紋等，會導(dǎo)致水輪機效率降低、出力不足，甚至?xí)p壞整個機組。

阻尼繞組故障。阻尼繞組故障主要有阻尼環(huán)與連接板接觸不良、阻尼環(huán)與阻尼條連接處局部開焊、阻尼條斷裂等。如果失磁或頻繁起動，在阻尼繞組中，就會有大電流及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的離心力產(chǎn)生，振動與噪聲因此而引發(fā)。

轉(zhuǎn)子引線故障。如果絕緣表面不干凈、引線絕緣開裂、固定卡板松脫、焊錫面被破壞和腐蝕，或者由于受到離心力的影響，引線被甩出等，都可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子接地、失磁等故障的出現(xiàn)。

轉(zhuǎn)子一點接地。如果線圈和鐵心間絕緣被破壞，這時線圈直接與鐵心接觸或者局部絕緣電阻降低，很可能引起轉(zhuǎn)子兩點接地、轉(zhuǎn)子繞組匝間短路等現(xiàn)象的發(fā)生。

3 水利發(fā)電機故障現(xiàn)象及處理

3.1 發(fā)電機過負荷

發(fā)電機在運行中，如果定子電流超過額定值1.1倍，將會引起發(fā)電機的過負荷保護動作，繼而發(fā)出報警信號，這時，需要立即進行處理，從而恢復(fù)發(fā)電機的正常運行。如果系統(tǒng)未發(fā)生故障，應(yīng)該首先考慮適當減小勵磁電流，減小發(fā)電機發(fā)出的無功功率。在系統(tǒng)電壓較低的情況下，為了滿足發(fā)電機功率因數(shù)的要求，如果嘗試減小勵磁電流，卻仍然不能使定子電流降回額定值，那么只有采取減小發(fā)電機有功負荷的方法。如果系統(tǒng)發(fā)生故障，在短時間內(nèi)，發(fā)電機過負荷運行也是可以允許的，其允許值需要根據(jù)制造廠家的規(guī)定運行。

具體處理方法如下。當發(fā)電機定子電流超過額定值1.1倍時，發(fā)電機的過負荷保護動作，繼而發(fā)出報警信號，警鈴響，機旁顯示“發(fā)電機過負荷”信號，計算機有報警信號；發(fā)電機有功、無功負荷及轉(zhuǎn)子電流超過額定值。在進行故障處理時，一定要密切監(jiān)視電壓、頻率及電流大小，是否已經(jīng)超過允許值。當監(jiān)視到電壓或頻率升高時，必須果斷地降低無功或有功負荷，從而降低定子電流至額定值。經(jīng)過調(diào)整后，如果仍然沒有效果，就必須在最短的時間內(nèi)查明原因，采取有效措施，達到消除過負荷的目的。如果過電壓、頻率正常或降低，這時應(yīng)該優(yōu)先選用減小勵磁電流的方法，消除過負荷，但是有一點要注意的是，不可以使母線電壓降至事故極限值以下，并且立即向相關(guān)人員報告情況。如果母線電壓沒有超過事故極限值，這時發(fā)電機還是存在過負荷，那么就要依據(jù)過負荷的具體情況，采取限負荷運行的方法進行處理，同時還必須聯(lián)系調(diào)度，進而起動備用機組。

3.2 發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地

發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地方式有兩種，即一點接地和兩點接地。按照接地的時間還可以分為瞬時接地、永久接地、斷續(xù)接地等。因為一點接地的情況下，并不能形成回路，這時并沒有電流通過故障點，短時間內(nèi)勵磁系統(tǒng)仍然可以工作。但是轉(zhuǎn)子一點接地很容易引發(fā)兩點接地故障，這是由于轉(zhuǎn)子正極對于地電壓和負極對于地電壓發(fā)生改變。進而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磁拉力不平衡，機組產(chǎn)生振動和轉(zhuǎn)子發(fā)熱。故障發(fā)生時，警鈴鳴響，發(fā)電機旁發(fā)“轉(zhuǎn)子一點接地”信號，同時計算機發(fā)出報警信號，表記指示正常。具體處理方法是，首先判斷轉(zhuǎn)子一點接地信號能不能復(fù)歸。如果是瞬時接地就可以復(fù)歸，如果是永久接地就無法復(fù)歸，并且轉(zhuǎn)子一點接地保護正常。接下來利用轉(zhuǎn)子電壓表，對轉(zhuǎn)子正對地、負對地電壓值進行測量，發(fā)生一點接地的判定條件是，某極對地電壓降至零，另一極對地電壓升至全電壓。最后對勵磁回路進行檢查，根據(jù)接地性質(zhì)和部位進行處理，如果是非金屬性接地，就應(yīng)該做好停機準備，并且把情況報告給調(diào)度。如果是金屬性接地，則必須啟動備用機組，解列停機，并且迅速報告調(diào)度。檢查處理時間應(yīng)該控制在兩個小時之內(nèi)，否則應(yīng)停機處理。

3.3 轉(zhuǎn)子回路兩點接地

發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩點接地的情況下，形成回路，這時有電流通過故障點。故障發(fā)生時，警鈴鳴響，發(fā)電機旁發(fā)“轉(zhuǎn)子一點接地”信號，同時計算機發(fā)出報警信號；轉(zhuǎn)子電流非正常增大，轉(zhuǎn)子電壓下降；無功功率表指示下降，功率因數(shù)可能進相，有功負荷可能降低；機組會伴隨劇烈的振動聲，這是磁場不平衡導(dǎo)致的。轉(zhuǎn)子回路兩點接地造成的損害較大，這時因為轉(zhuǎn)子電流的加大會損壞勵磁回路設(shè)備。尤其要注意的是，如果是在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)部發(fā)生接地，就會引起轉(zhuǎn)子繞組過熱。機組劇烈振動損壞設(shè)備，這時必須緊急停機，并報告調(diào)度。

3.4 發(fā)電機溫度過高

發(fā)電機的溫度是其在運行時需要密切監(jiān)視的指標，時刻注意定子、轉(zhuǎn)子或者鐵心溫度，避免超過規(guī)定值。故障發(fā)生時，上位機會發(fā)出 “機組溫度過高”報警信號。這時要根據(jù)具體情況進行判斷，采取相應(yīng)的處理措施。如果發(fā)電機的有功負荷或定子電流超過了額定值，就需要進行適當調(diào)整，直到其在額定范圍之內(nèi)。如果是由于測溫裝置沒有正常工作產(chǎn)生的，就需要退出故障測點，并采取相應(yīng)措施。調(diào)節(jié)空冷器進、出水閥開度，判斷是不是開度不夠的原因。如果發(fā)現(xiàn)機組冷卻水壓較低，應(yīng)該對供水泵進行檢查，并且加入機組冷卻備用水，令水壓恢復(fù)正常。如果發(fā)現(xiàn)水路不暢，這是由于空冷器堵塞了，可以采取在短時間加壓供水或者倒換機組冷卻水的措施。如果空冷器進出水閥閥芯分離，這時應(yīng)該轉(zhuǎn)移機組負荷，調(diào)節(jié)合適的冷、熱風(fēng)溫度。對機組的有、無功負荷進行適當分配。如果故障依然無法排除，定子線圈、鐵芯溫度高于120℃，就應(yīng)聯(lián)系調(diào)度停機。

3.5 發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路斷線

故障發(fā)生時警鈴發(fā)出鳴響，發(fā)“失磁保護動作”信號，計算機發(fā)出報警信號；發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流表指針向零方向擺動，勵磁電壓升高；定子電流迅速降低，有功、無功為零；如果磁極斷線，風(fēng)洞會有煙冒出，伴隨焦臭味，并且發(fā)出很大噪聲。這種現(xiàn)象發(fā)生時必須立刻停機，對FMK動作情況進行檢查，并通知調(diào)度。如果起火，應(yīng)該立刻滅火，以免造成人員和財產(chǎn)的損失。

4 結(jié)束語

文章對水利發(fā)電機在運行中常見的故障進行了分析，對于故障出現(xiàn)時的現(xiàn)象，故障的判斷方法，故障處理措施進行了論述，從而為機組的安全運行做好保障。