水輪發電機定子、轉子、斷路器故障原因與處理

陳琛

摘要：水輪發電機是水電站生產電能最重要的動力設備，一旦出現故障就會造成嚴重的經濟損失。在水輪發電機組中常見的故障包括定子、轉子、斷路器等電氣設備故障，嚴重影響供電可靠性，本文主要分析水輪發電機組定子、轉子、斷路器等電氣設備故障原因與處理措施，希望能為相關人員帶來一些幫助。

關鍵詞：水輪發電機；故障診斷；斷路器；轉子

水輪發電機故障將會嚴重影響水電站的正常運行，因此需要及時處理水輪發電機故障，進過這些年的發展，當前水輪發現機故障診斷主要包括智能故障診斷方法以及信號處理方法，水輪發電機故障呈現高維特點，故障有很多，本文析水輪發電機組定子、轉子、斷路器等電氣設備故障原因與處理措施。

1.故障診斷概述

水輪電動機是一種比較復雜的機電設備，在運行中是一個非常復雜的過程。水輪發電機轉子主要包括轉子支架以及磁極等部件組成，推理軸承采用多波紋彈性油箱支撐結構，下支架式水輪發電機比較重要的一個結構部件，主要承擔推動軸承和制動器的作用。發動機在正常運行情況下，不允許過負荷運行，轉子線圈溫度要求小于130度。

水輪發電機組在故障診斷研究中，存在較多類型故障，水輪機的振動是水輪機組正常運行的關鍵指標，水輪發電機組運行中引起振擺的的原因有很多，如機械故障、磁率系統故障等，水輪發電機故障診斷中故障特征與故障狀態呈現出一種非線性的關系，一般在采用神經網絡進行異常震動故障診斷中，步驟為：收集原始數據→形成粒子個體→編碼粒子群→隨機生成粒子原始種群→訓練RBF神經網絡→調整最優解→獲得最優神經網絡→故障診斷，直至達到設定的精度。

2.水輪發電機定子、轉子故障原因分析與處理

水輪發電機組定子、轉子故障常見定子絕緣故障、短路、定子主絕緣受傷等。

2.1水輪發電機組定子絕緣故障

水輪發電機在設計、制造以及運輸等步驟中可能會存在一定的損壞情況，未及時發現，導致出現絕緣擊穿的事故，有多種表現形式。如水輪發電機組運行十年未更換定子線棒，在帶負荷工作情況下，定子出現保護工作，導致機組開關甩負荷。在檢測中發現機組上層中部存在嚴重腐蝕情況，定子表面出現麻坑，這些是主絕緣材料出現局部氣隙造成，增大了定子的局部表面點位，甚至出現電火花情況。另外鐵芯與防暈層之間的氣隙之間放電也會破壞電子線圈的絕緣層。

長時間未更換定子線棒也會導致定子鐵芯硅鋼片存在溢出情況，有時甚至達到6.7mm，針對這種故障，需要全部拔出定子線棒，并及時更換受損壞的定子線棒，切除硅鋼片溢出部位，并采用不銹鋼制作止動裝置。因此硅鋼片溢出的原因主要是貼芯片制作不夠緊，受到熱應力、摩擦力以及電磁力的影響，導致硅鋼片移位。硅鋼片移位原因也可能是制造工藝上的缺陷，局部位置絕緣層薄弱等，導致釘子絕緣在長期的使用中損壞，表現為定子局部溫度過高、著火等。

定子鐵芯受到電腐蝕、碰撞等情況，逐漸導致絕緣層受到嚴重破壞，進而引發短路故障。硅鋼片局部短路會極大地增強鐵損，出現局部過熱的情況，導致硅鋼片的及不覺原來花，一旦發現需要及時的更換，避免出現鐵芯的嚴重燒損。

2.2轉子絕緣故障

發電機組在運行中出現的摩擦情況，導致碳粉堆積在集電環以及支架之間，長期的堆積形成接地通道，導致結緣故障。在勵磁系統交流電源側，勵磁低壓側接地也會造成絕緣故障。在電力系統發生不對稱短路故障后，電磁存在同步轉速磁場，產生環流，這些環流會導致轉子鐵芯表面過熱，若是沒有及時處理容易導致轉子被燒壞。轉子回路在潮濕條件下工作，會導致轉子絕緣性下降，影響定子絕緣性。

在發電機組的運行中需要定期評價發電機組的通風冷卻效果，全面檢測通風以及冷卻系統，發現溫度過高的情況，及時進行檢查處理。定期檢查鐵芯拉近螺栓情況，必要時測定鐵芯損耗。定期采用紅外線熱像儀測定定子鐵芯、連接，母排以及電纜等處，分析發熱原因，及時處理。

3.水輪發電機組斷路器故障原因分析與處理

水輪發電機組斷路器故障主要表現在拒動方面。如停機命令發出，斷路器拒分，流程退出，斷路器拒動故障容易造成大面積的停電，嚴重影響機組的安全運行，可能導致發電機、變壓器等的損壞。

引起斷路器故障的原因有很多，分閘杠桿變形統一導致斷路器拒動，在檢測中需要打開斷路器面板，查看是否存在跳閘聯動機構卡死情況。輔助開關傳動變形也會導致斷路器拒動，檢查斷路器電氣操作分合閘，發現手動操作無問題，但是多次試驗后發生跳閘線圈燒壞，這就表明故障發生在電器回路的設備方面。斷路器多次分和導致傳動裝置出現變形，造成連接片與輔助開關的連接松動，引起拒動故障。

在斷路器的拒動處理中，若是第一次出現這種故障，可以更換跳閘線圈、分閘掣子機構進行處理。第二次出現拒動，一般是因為機械傳動機構出現故障，需要進行更換。

4.結束語

綜上所述，本文先概述水輪發電機故障診斷，進而研究水輪發電機組定子、轉子、斷路器等電氣設備故障原因與處理措施，在水輪發電機組的運行中，常見的故障不僅電氣設備故障，還包括了轉軸故障等，這些還需要更多的人努力去研究。

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