淺論汽輪發電機的運行故障

劉玉新

（哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

電力能源在社會生產生活中發揮著重要作用。新時期，人們對于電力資源的依賴程度不斷加深。汽輪發電機是發電器的一種常見系統，能在其設備運作中，將其他形式的能源轉化為電能，滿足社會生產需要。然而從汽輪發電機作用過程來看，在實際運作中仍存在一定故障，這些故障降低了汽輪發電機的運行性能，影響了電能生產效率。基于此，有必要進行汽輪發電機運行故障分析，進而實現汽輪發電機運行故障的有效處理。

1 汽輪發電機運作原理

作為電能生產的重要設備，汽輪發電機包含了定子、轉子、端蓋以及軸承等諸多結構單元。其中，發電機的定子與轉子通過軸承與端蓋進行連接組裝，該模式下，轉子能夠在定子中進行旋轉作業，通過旋轉，發電機內部會發生切割磁力線運動，并由此產生一定的感應電勢，采用接線端子將電勢引出，并與相關的回路進行連接，即可產生電流。基于汽輪發電器生產效率考慮，在汽輪發電機轉子選擇中，應確保其直徑較小，而長度較長，通常，要求汽輪發電機轉子的直徑應保持在1.2 m以內，同時，還應對轉子的長度進行控制，這是因為轉子長度較長，且超過自身直徑5～6倍時，設備在運作中會產生一定的振動作用，故而應結合實際的生產需要，合理控制汽輪發電機轉子的直徑與尺寸長度[1]。

2 汽輪發電機運行中的主要故障類型

2.1 定子繞組斷路故障

定子繞組是汽輪發電機定子布局的重要形式，在設備運作中，通過過氫作用，定子繞組、定子鐵芯可實現冷卻。然而在實際生產中，受生產技術、熱應力影響，汽輪發電機在運行中會出現定子繞組斷路故障，從斷路形式來看，其包含了連接不好造成接頭損壞、定子繞組使得絕緣性能下降等問題。

2.2 轉子繞組故障

對地絕緣以及匝間短路是轉子繞組中常見的兩種故障類型。從故障發生機理來看，這些故障發生的原因較多，主要原因包括：其一，汽輪發電機作業中，存在轉子過熱問題，受其影響轉子的絕緣性能下降；其二，汽輪發電機的冷卻器存在故障，如漏水等，這種故障會使得導電粉塵以及金屬異物進入到轉子繞組當中，由此造成轉子繞組損壞；其三，在前期生產中，轉子本身存在質量問題，進而造成運作中的局部故障；其四，受熱應力及機械應力共同作用，汽輪發電機其他部件絕緣被破壞，影響轉子作業；其五，當轉子繞組中存在水內冷問題時，會出現堵塞、絕緣燒毀等問題。

2.3 轉子被負序電流燒毀

汽輪發電機運行中，其三相負荷多處于對稱狀態。此時，一旦電力系統或者汽輪發電機本身失穩，就會出現三相負荷不對稱問題。同時，當電力系統存在單相接地以及兩相短路問題或單相重合閘的動作時，均無法進行三相負荷切入或者斷開操作。存在上述問題時，汽輪發電機轉子中不僅存在正序電流以及電壓，而且有負序、零序電流以及電壓，這問題的發生時間雖然較短，但其會燒毀轉子，引發安全事故。

2.4 定子鐵芯故障

定子鐵芯故障會嚴重影響汽輪發電機的運行質量。從汽輪發電機運作過程了來看，鐵芯壓裝松弛、定子鐵芯齒部局部過熱是引起定子鐵芯故障的重要原因。此外，鐵芯故障的發生還和扇形齒部折斷以及定子膛內硬物打傷鐵芯具有一定關聯[2]。就引起定子鐵芯故障的原因來看，這些問題自身也是因多種因素影響而產生的。譬如，就鐵芯壓裝松弛而言，硅鋼片與漆膜發生摩擦，會使得漆膜損壞，從而間接引起鐵芯壓裝松弛。此外，在設計階段，如果未能對鐵芯的壓緊力進行約束，則鎖定螺母會出現松脫問題，這在一定程度上也會引起鐵芯壓裝松弛問題，危害汽輪發電機運作質量。

2.5 漏氫及氫氣濕度超標

漏氫及氫氣濕度超標是造汽輪發電器故障的重要原因。生產實踐中，漏氫及氫氣濕度超標的主要影響因素包括：其一，設備密封瓦油路存在堵塞問題；其二，密封瓦與軸間間歇較大，同時密封瓦與瓦座間存在較大間距；其三，受設備使用時間較長等因素的影響，冷卻器采用的密封條逐漸老化，并出現了開裂問題，最終引起了漏氫及氫氣濕度超標問題。

3 汽輪發電機運行故障的主要處理對策

3.1 定子繞組故障處理

優化定子繞組線棒膠化和成型工藝是解決定子繞組斷路故障的重要方式。在該工藝體系下，不僅可以實現端部漸開線的有效固定，而且能實現鼻部的切向以及徑向固定。譬如就接頭損壞而言，在其處理中，對其接頭結構進行優化，可提升整體焊接質量，最終實現定子繞組端部以及鼻部的有效固定，而當這些接線固定良好時，可實現空心銅線檢驗水平的有效優化，進而提升定子繞組絕緣引水管的布局效果，這樣在局部放電量檢測診斷中，提升定子繞組的絕緣性能。

3.2 轉子繞組故障處置

為有效處置汽輪發電機轉子繞組故障，還應注重以下技術要點的有效把控：其一，在轉子設計中，應就其透風構造進行系統設計；同時應對導體進行檢查，確保導體透風孔無堵塞問題；此外，還應就轉子部位的銅線進行打磨，確保銅線整體光滑無雜質。其二，在繞組上端設計中，應就匝間的絕緣性進行優化；該過程中，應關注轉子回路中的磁場狀態，預防轉子繞組中所存在的絕緣部分出現威脅電壓。其三，在汽輪發電機使用中，還用對繞組絕緣構件進行檢查，及時地發現老化構件，并對其進行更換處理。在實際運行中，還應加強運行電機維護，解決轉子繞組作業中的高溫及振動問題，這樣能有效提升轉子繞組運行質量，確保汽輪發電機運行的穩定性和安全性。

3.3 加大負序電流的處置

當汽輪發電機存在負序電流時，其容易燒毀轉子，影響整個設備的運行質量。針對這一問題，在實際處理中，首先，應注重負序保護裝置的有效配置，通過相應的保護裝置，可實現穩態負序電流的有消極監測。其次，還應增加一定的報警設備，通過該設備可實現斷路器質量的有效控制，這樣在進行斷路器操作時，斷路器三相閉合或斷開狀態可得到有效檢測，避免斷路器閉合不規范對汽輪發電機整體的影響。最后，汽輪發電機在運行中還會出現斷路器失靈問題。針對該問題，還應增加一定的保護裝置，設備運作中，一旦斷路器三相無法同時斷開或者閉合，則保護裝置會發生作用，實現輸出功率及勵磁電流的有效控制，這樣能實現負序電流的有效控制，滿足汽輪發電機運作需要。

3.4 規范處置定子鐵芯故障

進行汽輪發電機定子鐵芯故障處理時，應做好定子鐵芯的及時檢查。在實際檢查中，應做好特性發熱狀況的有效檢測，同時當檢測過程中發現鐵芯存在短路問題時，還應對其進行處理，避免影響設備穩定性。此外，應加大轉子結構部件的檢查力度，在檢查中，應確保轉子結構部件沒有松動、裂紋等問題。需注意的是，進行定子鐵芯故障檢查時，應對轉子端部的緊固件進行優化處理，如采用絕緣材料或者無磁性的材料，保證端部絕緣性能，同時應對端部進行鎖緊控制，避免出現鐵芯松動問題。還應對汽輪發電機的定子膛進行檢查，確保膛內無雜物，這樣能有效地防止扇形齒部折斷及鐵芯被打斷問題發生。

3.5 漏氫和氫氣濕度超標問題處置

對汽輪發電機機殼各個結合面進行規范處置，能有效地避免設備運行中出現漏氫和氫氣濕度超標問題。在實際處理中，應關注以下部位的處理：在機座和兩側端罩間處理中，其結合面的面積較大，這給整體密封性控制帶來難度，故而應將其作為汽輪發電機漏氫和氫氣濕度超標防治的重點。具體處置中，可先選擇5～6 mm后的鋼板，然后結合整合面的規格、形狀和尺寸，為其加焊C形的密封罩[3]。此外，為避免出現氫氣濕度超標問題，還應在汽輪發電機設備應用時，加裝氫氣濕度干燥除濕裝置、冷凝式干燥器等設備，這樣能實現氫源濕度狀態的有效控制，達到氫氣除濕的目的。

4 結語

汽輪發電機在現代電力生產中的應用較為廣泛，其運行故障直接降低了自身運行的穩定性，并對電力生產造成較大影響。對此，電力工作者只有在了解汽輪發電機運行原理的基礎上，加強設備常見故障分析，并規范化地對其進行處置，這樣才能有效地提升汽輪發電機運行質量，促進電力產業的有序發展。