水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試問題與解決方法

彭飛 四川華電金川水電開發(fā)有限公司

一、引言

水輪發(fā)電機(jī)屬于安全、可靠且具備高效性的機(jī)械設(shè)施，相關(guān)人員要想保證其穩(wěn)定運(yùn)行，就要對其運(yùn)行過程中常出現(xiàn)的問題隱患予以解析，不過在現(xiàn)實(shí)處理中人們常常不加以重視，如此一來就會使得發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中極不穩(wěn)定。就當(dāng)前來說，我國水電工程項目獲得了迅猛發(fā)展，此時為我國能源結(jié)構(gòu)的合理調(diào)整創(chuàng)造了積極的有益條件，在后續(xù)工作中，人們不但對其設(shè)備安裝提出較高要求，同時也對其維護(hù)工作有較高要求。基于此，本文將就水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試問題展開詳盡地闡述，并提出一系列的解決方法，以此為鑒。

二、雷電沖擊閃絡(luò)問題

（一）主要問題

在某水力發(fā)電站中，相關(guān)人員已經(jīng)完成了有關(guān)220kVGIS 設(shè)施高壓測驗前的檢查工作，GlS 設(shè)施工頻耐壓測驗成功通過。在第二天進(jìn)行雷電沖擊測驗時，此時C2、C1、B1 都已經(jīng)全都通過測驗。而B2 負(fù)極性經(jīng)過的時候，其正極性100%閃絡(luò)了兩次，接著換線至A 相，A1 第一次負(fù)極性100%產(chǎn)生閃絡(luò)現(xiàn)象。對于上述問題，相關(guān)人員對出現(xiàn)閃絡(luò)故障的回路展開檢修核查。在拆卸閃絡(luò)回路期間，同時還察覺到引起放電或閃絡(luò)的位置殘留了多重跡象。

（二）產(chǎn)生故障的原因分析

根據(jù)實(shí)地調(diào)研，相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)220kVGIS 設(shè)備出現(xiàn)放電問題的地方多集中在母線或者產(chǎn)品尾端。依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際出現(xiàn)閃絡(luò)的位置及盆子閃絡(luò)狀況來看，針對透氣盆子出現(xiàn)閃絡(luò)的情況較多的問題，同時大多出現(xiàn)在透氣盆子開口位置。通過仔細(xì)盤查，可以看到透氣盆子預(yù)留開口位置的倒角均會出現(xiàn)直角邊情況，在開始高壓雷電沖擊測驗期間，雷電脈沖電壓測驗對于尖銳突出物體的探測極為高效。依據(jù)有關(guān)資料可知，采取波前時長相對較長的雷電沖擊電壓，于短期的測驗沖擊之下，尖的邊緣無法實(shí)現(xiàn)冠狀物平穩(wěn)，所以，和長期的受壓，比如工頻電壓或St／OSl 相對比，在比較低的電壓的條件下常會出現(xiàn)閃絡(luò)問題。一旦產(chǎn)生閃絡(luò)現(xiàn)象，那么極易引發(fā)較為重大的過電壓，同時還會伴隨有較為危險的二次閃絡(luò)，因此，引發(fā)該雷電沖擊測驗的環(huán)節(jié)中，其多數(shù)盆子都會出現(xiàn)閃絡(luò)問題。

（三）處置方案及防范方法

首先，針對現(xiàn)場實(shí)際狀況，為防止雷電沖擊測驗過程中，再次產(chǎn)生不良性的閃絡(luò)問題，把出現(xiàn)閃絡(luò)故障的回路移除之后，接著再對有關(guān)直角絕緣盆子予以再次替換（涵括故障閃絡(luò)絕緣盆子等等）。其次，廠家所給定的雷電沖擊耐壓取值相對很高，此時相關(guān)人員要把廠家原本的設(shè)定取值670kV 替換成為國際標(biāo)準(zhǔn)，耐壓值即為620kV。第三，對于耐壓故障回路所關(guān)乎到的范疇，相關(guān)人員要全面地考量耐壓測驗的范疇劃分，把有關(guān)故障回路予以分段耐壓處理。第四，相關(guān)負(fù)責(zé)人要嚴(yán)格把控工程施工環(huán)境及工程工藝標(biāo)準(zhǔn)。

三、頂蓋排水故障問題

（一）主要問題

某水力發(fā)電站的樣水輪發(fā)電機(jī)組頂蓋排水泵和射流排水泵出現(xiàn)異常，此時就會造成頂蓋的水位要明顯超出水導(dǎo)設(shè)施，此時油槽泡入水中，水導(dǎo)外循環(huán)電機(jī)同樣也遭水侵蝕，進(jìn)而導(dǎo)致自動化元件漸漸泡水。

（二）產(chǎn)生故障的原因分析

水輪發(fā)電機(jī)組頂蓋排水系統(tǒng)常常通過三臺頂蓋排水泵設(shè)施以及一臺射流排水泵設(shè)施共同構(gòu)成，在應(yīng)用頂蓋排水泵設(shè)施過程中，要求將其作為主用，交替開啟，而繼續(xù)將射流泵當(dāng)作備用設(shè)施。如果水位小于85 毫米，此時三臺頂蓋泵設(shè)施以及一臺射流泵設(shè)施在短期內(nèi)處在暫運(yùn)的情況之下，如果水位超出385 毫米，那么自動開啟一臺頂蓋泵。如果水位超出485 毫米，那么自動開啟兩處頂蓋泵；如果水位超出585 毫米，那么自動開啟三臺頂蓋泵，此時也需要啟動射流泵設(shè)施。1#泵與3#泵電源常取自于400V 首段饋線，而2#泵常常和射流泵電源源自于400VlI 段饋線。除此之外，在調(diào)試、試運(yùn)行過程中，相關(guān)人員就要求在頂蓋下方設(shè)置臨時性排水泵，電源獨(dú)自取自工程用電。通過進(jìn)一步盤查發(fā)現(xiàn)，首先，3#水輪發(fā)電機(jī)組母線長期處在斷電檢修態(tài)勢下，同時400VI 段、II段母聯(lián)備自投失敗，I 段母線全部裝置都缺電。所以，頂蓋泵失電很難順利運(yùn)作。其次，2#頂蓋排水泵熱繼電器動作，如此一來，就造成2#泵很難順利運(yùn)作。考慮到1#、3#泵失電，2#泵長期運(yùn)作會造成電機(jī)過熱，熱繼電器活動，而且察覺到熱繼電器整定值并未整定，此時過低。第三，射流泵的電動閥開閥節(jié)點(diǎn)接線出現(xiàn)偏差，中間繼電器并沒有反應(yīng)，此時造成電動閥無法開啟。除此之外，由于當(dāng)時試運(yùn)行工作者的崗位意識不強(qiáng)，并未及時察覺到上述隱患，所以當(dāng)時并未投入應(yīng)用臨時性頂蓋排水泵[1]。

（三）處置方案及防范方法

首先，相關(guān)人員要及時對水導(dǎo)油槽提供排油、清理、濾油、核查以及回裝處理。其次，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)夭鸪⑻鎿Q水導(dǎo)外循環(huán)電機(jī)設(shè)施。第三，仔細(xì)拆除、替換及核查水導(dǎo)自動化元件。第四，相關(guān)人員還應(yīng)該及時核查及調(diào)控頂蓋排水系統(tǒng)中的斷路器、繼電器等設(shè)施。第五，確保機(jī)組自用電I、lI 段順利地分段運(yùn)作。第六，及時更換、檢查全部電動閥、頂蓋泵中的節(jié)點(diǎn)訊息。最重要的是，相關(guān)負(fù)責(zé)人要強(qiáng)化試運(yùn)行管控工作，在潛移默化中培育運(yùn)行人員的責(zé)任意識。

四、調(diào)速器故障問題

（一）主要問題

某770MW 水力發(fā)電站的2#水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器在進(jìn)行分段閉合調(diào)試過程中，相關(guān)人員察覺到很難較為高效地穩(wěn)定第二段閉合時長，同時在該時期缺乏規(guī)律性地不停延長或者縮短。在試驗期間，陡然產(chǎn)生了油泵堵塞的現(xiàn)象，開啟過濾器并提供清潔處理的時候，不難看到大批量的木屑遺留在了濾網(wǎng)之上，此時暫停測驗。

（二）產(chǎn)生故障的原因分析

首先，相關(guān)人員要及時移除接力器關(guān)腔的管路，此時管路中并未出現(xiàn)顯著性的異物或者雜質(zhì)，而在接力器的開腔管路中，遺留了很多的碎木屑。針對這一情況，相關(guān)人員利用內(nèi)窺鏡對接力裝置予以核查之后，最終于分段閉合閥的閥芯中察覺到了木塊或者破布。除此之外，相關(guān)人員檢查主配壓閥的過程中，同樣也察覺到了內(nèi)部存在雜質(zhì)。

（三）處置方案及防范方法

首先，相關(guān)人員要對分段閉合閥予以分解，將木塊取出，同時還要求及時清理閥體流道。其次，及時清理全部關(guān)腔的管路，在清理結(jié)束后就要繼續(xù)吹掃干凈。第三，仔細(xì)清掃并核查主配壓閥。第四，在安裝閥件、管路的過程中，相關(guān)人員還應(yīng)該仔細(xì)地清理流道。第五，安裝期間，要對已經(jīng)沖刷過的管路、閥件進(jìn)行防護(hù)處置，同時還要在安裝之前仔細(xì)核查防護(hù)材料是否需要移除。最后，在裝配閥件、管路的過程中，施工公司務(wù)必要仔細(xì)地考察廠家，規(guī)范工程工藝及流程。

五、發(fā)電機(jī)定子接地故障問題

（一）主要問題

某水力發(fā)電站的3#水輪發(fā)電機(jī)組在順利運(yùn)作期間，突然間發(fā)電機(jī)出現(xiàn)保護(hù)動作，所以導(dǎo)致停機(jī)。通過仔細(xì)核查發(fā)現(xiàn)這屬于發(fā)電機(jī)“定子一點(diǎn)接地”動作跳機(jī)。

（二）產(chǎn)生故障的原因分析

出現(xiàn)故障后，通過測驗、核查不難看出，3#水輪發(fā)電機(jī)組繞組受損，同時相關(guān)人員還察覺到高壓繞組第二層出現(xiàn)了放電問題，且絕緣層碳化發(fā)黑，這就進(jìn)一步表明該故障屬于出口PT 絕緣現(xiàn)象誘發(fā)的發(fā)電機(jī)定子繞組接地。進(jìn)一步來說，原本的發(fā)電機(jī)出口結(jié)構(gòu)較為滯后，同時環(huán)氧物料固化不勻稱。其次，原型號的PT 鐵心與一次繞組末端均是搭載在一塊兒的，所以很難在短時間分開鐵心以及PT 一次繞組，提升了檢修的難度系數(shù)。除此之外，就當(dāng)前來說，10kVPT 裝配至制動開關(guān)內(nèi)部，開關(guān)封閉，空間不大，所以無助于后續(xù)地核查養(yǎng)護(hù)以及測驗等等。

（三）處置方案及防范方法

相關(guān)人員要及時替換先進(jìn)發(fā)電機(jī)出口10kVPT，采取新型化的工藝手段，同時還要靈活地利用新型PT，進(jìn)一步分離鐵芯以及一次繞組末端。其次，替換原發(fā)電機(jī)出口PT 的裝配方位，接著把發(fā)電機(jī)出口PT 裝配至空間相對較大的67 米高程勵磁變柜中，在進(jìn)行PT 裝配之前，相關(guān)人員要完成好專業(yè)化測驗。

六、發(fā)電機(jī)滑環(huán)故障問題

（一）主要問題

某水力發(fā)電站水輪發(fā)電機(jī)組從投入運(yùn)作開始，其發(fā)電機(jī)滑環(huán)碳刷就出現(xiàn)了一系列打火問題，由于新安裝機(jī)組碳刷和滑環(huán)間存在既定的磨合過程，所以相關(guān)人員連續(xù)觀察了一段時間，此時依然發(fā)現(xiàn)，通過三個月的磨合階段之后，依然存在發(fā)電機(jī)滑環(huán)碳刷的打火問題。

（二）產(chǎn)生故障的原因分析

水輪發(fā)電機(jī)組的正、負(fù)極導(dǎo)電環(huán)屬于兩塊半圓形的導(dǎo)體，其常常穩(wěn)固在滑環(huán)周邊（并不和滑環(huán)進(jìn)行碰觸）。通常來說，勵磁電流經(jīng)過導(dǎo)電環(huán)中的碳刷和滑環(huán)相互碰觸。正、負(fù)導(dǎo)電環(huán)上分別裝配了十處不同的碳刷，各自存在十組勵磁電纜，此時連接至正極導(dǎo)電環(huán)的左端以及負(fù)極導(dǎo)電環(huán)的右端。勵磁電流經(jīng)過一系列電纜之后，由半圓形導(dǎo)電環(huán)的一端轉(zhuǎn)移至另一端。（正極由左端轉(zhuǎn)移至右端，負(fù)極由右端轉(zhuǎn)移至左端），再通過裝配于導(dǎo)電環(huán)上的碳刷各自流入至正、負(fù)極滑環(huán)。經(jīng)過長期觀察可以看到如下情況，其一，勵磁電纜聚集連接至導(dǎo)電環(huán)一端，而碳刷卻是勻稱布局在導(dǎo)電環(huán)之上的。貼近勵磁電纜的首個碳刷最先轉(zhuǎn)移進(jìn)電流，另一邊的第十個碳刷距離勵磁電纜接入點(diǎn)最遠(yuǎn)。最后連接至勵磁電流，導(dǎo)致分流不勻稱。其二，碳刷的受損程度不一，松緊彈簧受力不統(tǒng)一。

（三）處置方案及防范方法

首先，相關(guān)人員要把原導(dǎo)電環(huán)和底座絕緣環(huán)氧板移除下來，接著再裝配上新的導(dǎo)電環(huán)以及絕緣環(huán)氧板。新導(dǎo)電環(huán)的勵磁電纜接入點(diǎn)安置于導(dǎo)體中端，接著勵磁電流由導(dǎo)電環(huán)中間漸漸傳入，接著再繼續(xù)朝著兩端分流到碳刷。其次，相關(guān)人員要及時替換碳刷，裝配上新型的碳刷座以及碳刷，此時要確保新碳刷彈簧松緊合宜，而且還應(yīng)該于正、負(fù)極導(dǎo)電環(huán)上各自增設(shè)兩組碳刷，數(shù)量包括原本的10 組，接著上升至12 組。對導(dǎo)電環(huán)與碳刷進(jìn)行一段時間改造之后，進(jìn)一步解決了水輪發(fā)電機(jī)組的滑環(huán)碳刷打火問題[2]。

七、試運(yùn)行中的檢查措施分析

試運(yùn)行工作者在巡視或者值守期間，常常都要遵循“一看”“二聽”“三聞”“四查”的基本準(zhǔn)則，眼鼻耳都調(diào)動起來，從而將異常故障都遏制在萌芽初期，如此一來，就能夠保證水輪發(fā)電機(jī)能夠順利運(yùn)作。首先，“一看”指的就是相關(guān)人員要仔細(xì)察看裝置設(shè)施的壓力值、電流值以及電壓值等有無在標(biāo)準(zhǔn)范疇之中，查看有無出現(xiàn)不良波動問題。除此之外，還應(yīng)該仔細(xì)觀察設(shè)施運(yùn)作期間的元件、設(shè)施、終端接口位置有沒有顯著性的顏色變化，查看設(shè)施位置的地面、墻面以及管路有無存在不良性的水漬、油漬漸漸外滲。其次，“聽”指的就是要求相關(guān)人員仔細(xì)傾聽設(shè)施有無出現(xiàn)異常聲音，各部位有無出現(xiàn)異常震動以及響聲等等[3]。其三，“聞”指的就是在運(yùn)作期間留意有無異常氣味。其四，“查”指的就是在設(shè)施或機(jī)組運(yùn)作期間，相關(guān)人員要時常性查看等等。比如說查看各設(shè)施的運(yùn)行溫度有無正常。在保證安全的前提下，還需要近距離地感受溫度，或者使用手背去碰觸外殼，看看溫度是否合宜。除此之外，相關(guān)人員還應(yīng)該查看盤柜、箱體等柜門有無關(guān)閉，同時還應(yīng)該仔細(xì)觀察帶電設(shè)施處的安全護(hù)欄和警示標(biāo)志牌有無正確擺放。

八、結(jié)束語

綜上所述，水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)作穩(wěn)定性以及安全性在很大程度上影響著水電站的生產(chǎn)活動，為了進(jìn)一步提升運(yùn)作效率，就要求相關(guān)人員及時發(fā)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試問題，并明確誘發(fā)故障出現(xiàn)的原因，從多個方面展開分析，從而選擇針對性的措施予以優(yōu)化處置。