水輪發電機的運行及故障分析處理

楊賢箕

摘要：水輪發電機是水力發電站的重要設備，其是將水力轉變為電力的主要設備，因此其運行的安全性是水電站安全運行的關鍵，也是保障我國電力供應穩定的重要關鍵。畢竟隨著科技的發展和社會的發展，我國對于環境的保護工作正在不斷的深化，這也即導致水電等清潔能源開始加大的發展力度，所以水輪發電機的保有量也在不斷增加，其運行的穩定性以及故障分析處理就成為一個值得研究的問題嗎。本文主要指針對樹林發電機的運行以及故障分析處理進行探究，希望可以為相關的研究或者是檢修工作提供一些靈感。

關鍵詞：水輪發電機;運行穩定性;故障處理

引言：

目前社會和電力的結合已經越來越緊密了，如果沒有電力可能會導致人們的生活一團糟。水電作為一種清潔能源其一直受到世界各國的追捧，而我國作為世界上水利資源最豐富的幾個國家之一，對于水電技術的發展也一直處于世界前列。目前我國的水電已經占據了全國發電量的百分之十七，而且我國目前還有幾個大型水電站正在建設，這些輸電站的裝機容量和三峽差不多。水輪發電機作為水電站最核心的一項設備，其完全穩定的運行直接關系著水電站發電的穩定性，所以對于這方面的發展需要不斷的強化，只有這樣才可以提高水輪機故障的處理技術以及手段，進而維護水輪發電機的運行穩定性。

一、運行問題

（一）接地故障

所謂得接地故障就是在發電機運行的過程中，機器內部或者是機械外部出現了故障，使得單相接地的情況發生，如果沒有進行及時排出，那么可能會造成相間短路或者是匝間短路，這會直接造成電機的損壞。對于發電機來講，其電機的損壞是一件非常大的事故，而且維修的成本也比較大[1] 。

（二）絕緣老化

一般情況下水輪發電機中的定子為了保障其運行的安全性，其外層是絕緣層，不過因為定子在運行的過程中需要受到電磁以及熱量、機械等各方面因素的影響，所以就會導致其絕緣層出現老化的現象。這種現象會造成定子運行過程中遭受到的電磁影響更大，對定子的壽命有很大的影響。

（三）溫度過高

溫度過高的因素主要是因為通風不暢或者是發電機的端部出現了漏磁現象。其中端部漏磁會導致線棒之中的電流分布不均勻，進而造成股線的溫差變大。而通風不暢的運營則是定子中部的風速過大，進而造成定子中部的溫度低于兩端的溫度，這也會造成很大的溫差。

（四）磁回路多點接地

激磁回路多點接地主要是的原因是其絕緣能力下降，而造成其絕緣能力下降的是刺激線圈的振動出現了磨損以及機組內出現了很大的積灰，此外還有線圈內的絕緣被污染等等。在這種情況下，電壓一點超過限額那么就會直接造成滅磁開關被擊穿，甚至會有飛弧接地的情況發生。

二、故障分析處理

（一）水力故障

這種故障的出現主要的原因就是都是水輪發電機的設計情況和整個機械的運行狀態有差別，因此在發電機運行的過程中會有劇烈震動的狀態，如果有上有垃圾或者是碎石片在水輪發電機的葉片中穿過，很可能卡在葉片上，這會導致轉輪出現堵塞的情況。

（二）電氣故障

這種故障出現的主要因素是轉子的零件出現了問題，比如說缺損或者是定子的鐵芯壓裝不緊實、間隙不均勻等。這個時候如果水輪發電機全功率運行，那么其會產生劇烈的震動，而且震動的幅度會非常大，甚至會造成轉子平衡被破壞的情況[2] 。

（三）油膜故障

這種故障出現的原因主要是在發電機處于臨界狀態時，其振動造成了油膜震蕩現象，而油膜震蕩現象則是由發電機的主軸不穩定造成的，所以就需要相關人員做好機組運行狀態的監控。目前我國的水輪機都實現了遠程監控和操控，可以提前對一些故障進行預測分析。

（四）機械故障

這種故障出現的原因則是，發電機的主軸過細，或者是軸系之間不對稱、轉子不平衡等。這些故障出現之后整個發電機在高速運行的過程中會產生劇烈的震動，而且振動的幅度還比較大。至于軸系之間的不對成則是因為安裝的人員其水平有些欠缺，在安裝的時候沒有安裝完善。

三、故障分析處理

（一）檢修要點分析

1.狀態檢修

狀態檢修是有一定基礎的，即需要利用計算機系統以及各種傳感器對于水輪發電機的各種運行信息進行采集，然后再進行分析，如果分析出來有故障發生，那么才會進行相關維修方案的制定和實施。如果沒有故障發生，那么水輪發電機將會繼續運行。當然在故障診斷過程中還需要相關人員進行把控，這樣才可以保障診斷的可靠性，進而果斷的實施維修[3] 。

2.定期檢修

定期的檢修簡單來講就是定期對水輪發電進行檢修，這個檢修過程中對于水輪發電機是否具有故障是沒有關系的，如果有故障會進行故障的處理，而沒有故障依舊需要將整個檢修流程走完。一般情況下，水電站的發電機的維修一般在枯水期。這種檢修方式相比于狀態檢修所耗費的人力以及物力都比較大，因為定期檢修需要做好常見問題的所有準備工作，一些備用零件都需要進行準備;但是狀態檢修趨勢需要準備故障發生部位的零部件即可。

（二）提高硬件設計

所謂的提高硬件設計，其實本質上就是提高發電機的質量，這包括外殼以及軸承等質量，如果這些部件的質量夠高，那么發生故障的情況也會降低很多。目前很多水輪發電機都應用了PLC 技術，這種技術是一種電子操作系統，可以實現遠程的操縱和控制，使得機械的一些不利條件被消除。在發電機上的應用可以使得各個零部件的運行壽命大大提高。

（三）裝配檢修系統

所謂檢修系統是利用互聯網、傳感技術以及大數據分析系統對發電機的運行情況進行收集和分析，然后制定相關的檢修計劃。其主要分為三個步驟，首先，需要給每一臺發電機都安裝無線傳感器，利用這些傳感器對設備的運行狀態進行收集;其次，需要建立一個水輪發電機運行的完整數據庫，利用大數據分析的手段將收集到的數據和發電機正常運行的數據分析;最后，如果有故障即將發生，那么就會觸發警報系統，相關維修人員可以立即進行維修。

（四）高溫處理技術

高溫是發電機常見的故障，對于這類故障處理的方法首先就需要度發電機進行溫度實時監控，并且建立溫控系統。如果溫度出現就異常，那么冷卻水的水泵就會自動開啟，對高溫的部位進行降溫。其次，那就需要保障水泵的正常使用，可以多備份一套水泵設備，這樣當一套水泵出現問題，那么可以使用另外一套，避免因為高溫而引發更大的事故[4] 。

（五）加強日常維護

日常維護加強一共分為三個部分，首先需要保障水輪發電機運行環境的正常;其次，需要對發電機的各個狀態因素進行實時監測;最后就需要對各個設備的零部件進行定期的檢查，對于有腐蝕或者是損壞的零部件應該立即進行更換。

四、結束語

總而言之，水輪發電機的故障大部分都是機械故障，對于這部分故障的處理方法也十分地簡單，那就是提高相關零部件的損耗耐久度，這樣就可以保障水輪機的服役年限。當然還可以利用信息技術對水輪發電機進行運行狀態的實時監控，這樣這可以結合這些信息進行故障分析，如果即將出現問題那么就可以提前做好故障的處理方案，這樣不但節省了故障處理的時間，而且也降低了水輪發電機的每次維護成本。

參考文獻

[1]鄭燕. 試述水輪發電機的運行及故障分析處理[J]. 科學與信息化， 2019， 000（018）：P.89-89.

[2]系陽. 水電站水輪發電機組的常見故障與處理技術分析[J]. 通信電源技術， 2019， 036（007）：276-277.

[3]王曉哲. 水電站水輪發電機組的常見故障與處理技術分析[J]. 探索科學， 2019， 000（007）：228-229.

[4]何凱， 曾強. 水電站水輪發電機組的常見電氣故障與維護分析[J]. 中國高新區， 2019， 000（005）：105.