發(fā)電廠一次設(shè)備的常見故障及處理措施

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展，對電能的需求量越來越大，電能的生產(chǎn)、輸送和分配使用是連續(xù)的過程，任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生事故都會影響整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至?xí)＜叭松戆踩Ｒ虼耍瑢Πl(fā)電廠電氣設(shè)備的故障進(jìn)行診斷具有重要的現(xiàn)實意義。文章主要分析了發(fā)電廠水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行時出現(xiàn)的常用故障，并提出了相應(yīng)的處理措施，以保障設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；電氣設(shè)備；故障；處理措施

1 引言

水力發(fā)電是利用水的勢能來推動水輪機(jī)轉(zhuǎn)動，進(jìn)行帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動進(jìn)行發(fā)電的；水力發(fā)電對環(huán)境幾乎沒有任何污染、發(fā)電成本低、高效靈活等諸多優(yōu)點，是目前應(yīng)用較為廣泛的一種發(fā)電形式。水力發(fā)電廠的電氣設(shè)備包括一次設(shè)備和二次設(shè)備，一次設(shè)備是指與電網(wǎng)或輸電線路直接連接，且通過大電流、高電壓的發(fā)變電設(shè)備和電廠用電設(shè)備，如水輪發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器以及隔離開關(guān)等；二次設(shè)備是指為一次設(shè)備、機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行而設(shè)置的監(jiān)測、控制、保護(hù)和信號等電氣設(shè)備，如各種電氣儀表、繼電器、控制開關(guān)和其它自動裝置等。本文主要對水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)容易產(chǎn)生的常見故障進(jìn)行分析，并根據(jù)故障情況采取相應(yīng)的處理措施，保障設(shè)備的安全運(yùn)行。

2 水輪機(jī)的常見故障及處理措施

水輪機(jī)在運(yùn)行的過程中可能會出現(xiàn)各種各樣的異常現(xiàn)象，在分析故障時，需要根據(jù)儀表指示、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的聲響、振動、溫度等現(xiàn)象，結(jié)合常規(guī)的處理經(jīng)驗進(jìn)行分析判斷，從而消除設(shè)備的故障。

2.1 水輪機(jī)過速

機(jī)組帶負(fù)載運(yùn)行過程中突然甩負(fù)載時，導(dǎo)水葉不能瞬時關(guān)閉，在導(dǎo)水葉關(guān)閉的過程中水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速可能會增高20%-40%，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升高至某一定值（一般整定為140%額定轉(zhuǎn)速）以上，則機(jī)組出現(xiàn)過速事故。如果轉(zhuǎn)速升高，機(jī)組轉(zhuǎn)動部分離心力急劇增大，引起機(jī)組擺度和振動顯著增大，甚至?xí)疝D(zhuǎn)動部分和固定部分的碰撞。過速時的可能現(xiàn)象有：機(jī)組的噪聲明顯增大；發(fā)電機(jī)的負(fù)荷表指示為零，電壓表指示升高；過速保護(hù)動作，出現(xiàn)停機(jī)；過速限制器動作，水輪機(jī)的主閥全開位置紅燈熄滅。

消除故障的處理措施：（1）通過現(xiàn)象判明機(jī)組已經(jīng)過速時，應(yīng)監(jiān)視過速保護(hù)裝置能否正常動作，如果過速保護(hù)不動作或者動作不正常，應(yīng)手動緊急停機(jī)，同時關(guān)閉水輪機(jī)主閥。（2）在緊急停機(jī)過程中，如果剪斷銷剪斷或主配閥卡住引起過速，不管轉(zhuǎn)速是否達(dá)到過速保護(hù)動作的整定值，都應(yīng)手動操作過速保護(hù)裝置，使導(dǎo)水葉和主閥迅速關(guān)閉，對于沒有設(shè)置水輪機(jī)主閥的機(jī)組，應(yīng)該盡快關(guān)閉機(jī)組前的進(jìn)水口閘門。

2.2 水輪機(jī)振動

水輪機(jī)振動會影響機(jī)組正常運(yùn)行，可能會導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定、出力波動大、軸承溫度高、機(jī)組噪聲大，增大了并網(wǎng)的難度；甚至?xí)饳C(jī)組固定地角螺栓損壞、尾水管金屬焊接部件裂紋，軸承溫度過高而無法運(yùn)行。

振動原因分析：（1）機(jī)械安裝方面，主軸彎曲變形、機(jī)組主軸同心度不好、主軸法蘭連接不緊以及間隙過大等都會引起振動；機(jī)組轉(zhuǎn)動部分重量不平衡，機(jī)組振動情況與轉(zhuǎn)速高低有關(guān)。（2）水力平衡方面，尾水管中水流漩渦引起水輪機(jī)振動，機(jī)組振動大小與負(fù)荷有關(guān)，機(jī)組負(fù)荷小容易引起振動。

消除故障的處理措施：（1）對于主軸問題需要拆卸機(jī)組部件重新進(jìn)行檢測和安裝；轉(zhuǎn)動不平衡的問題必須拆卸機(jī)組轉(zhuǎn)輪進(jìn)行平衡檢查進(jìn)行修正，來消除振動。（2）水力平衡問題需要避開此運(yùn)行工況區(qū)域或在尾水管中安裝補(bǔ)氣管進(jìn)行補(bǔ)氣的方法，減輕或者消除漩渦引起的振動。

2.3 水輪機(jī)軸承溫度過高

軸承的溫度過高，會影響機(jī)組的正常運(yùn)行。軸承溫度過高的原因：（1）機(jī)組振動較大，主軸擺度大，軸承受力增大。（2）軸承油位過低，潤滑油型號和水輪機(jī)不符，潤滑效果不好。（3）軸承冷卻器堵塞，冷卻水中斷或流量不足，冷卻條件不好。（4）軸承冷卻器漏水，頂蓋排水不暢引起軸承進(jìn)水，潤滑油不合格。

消除故障的處理措施：根據(jù)故障原因分別進(jìn)行處理，機(jī)組振動需要設(shè)法進(jìn)行消除；停機(jī)檢查潤滑系統(tǒng)并消除故障，潤滑油應(yīng)保持在油標(biāo)線的規(guī)定位置；停機(jī)對冷卻系統(tǒng)進(jìn)行檢查并消除故障；潤滑油方面要將油過濾或者更換新油。

3 發(fā)電機(jī)的常見故障及處理措施

3.1 發(fā)電機(jī)過負(fù)荷

發(fā)電機(jī)在運(yùn)行的過程中，可能出現(xiàn)過負(fù)荷的情況。可能的原因：發(fā)電機(jī)定子電流超過額定值；當(dāng)定子電流超過額定值的1.1倍時，發(fā)電機(jī)過負(fù)荷保護(hù)發(fā)出報警信號；發(fā)電機(jī)有功、無功負(fù)荷及轉(zhuǎn)子電流查過額定值。

消除故障的方法：（1）注意監(jiān)視電壓、頻率和電流值的大小，是否超過允許值。（2）如果電壓或頻率升高，應(yīng)立即降低無功或有功負(fù)荷使定子電流降至額定值。（3）如果電壓和頻率都正常，應(yīng)該采取減小勵磁電流的方法來消除過負(fù)荷，但是母線電壓不能低于極限值以下。（4）如果母線電壓已低于極限值，但發(fā)電機(jī)仍然過負(fù)荷，應(yīng)根據(jù)過負(fù)荷的多少，采取限負(fù)荷運(yùn)行并聯(lián)系調(diào)度啟用備用機(jī)組等方法進(jìn)行處理。

3.2 三相定子電流不平衡

定子三相電流指示互不相等，三相電流差較大，負(fù)序電流指示值也增大；當(dāng)不平衡超限且超過規(guī)定運(yùn)行時間時，負(fù)序信號裝置發(fā)電機(jī)不對稱過負(fù)荷信號；造成轉(zhuǎn)子的振動和發(fā)熱。

可能的原因：發(fā)電機(jī)及其回路一相斷開或斷路器一相接觸不良；某條送電線路非全相運(yùn)行；系統(tǒng)單相負(fù)荷過大；定子電流表或回路故障也會使定子三相電流表指示不對稱。

消除故障的方法：當(dāng)發(fā)電機(jī)三相電流不平衡超限運(yùn)行時，若判明不是回路故障引起，應(yīng)立即降低機(jī)組的負(fù)荷，使不平衡電流降到允許值以下，然后向系統(tǒng)調(diào)度匯報。三相電流平衡后，再根據(jù)調(diào)度命令增加機(jī)組負(fù)荷。水輪發(fā)電機(jī)的三相電流之差，不得超過額定電流的20%，同時任何一相的電流，不得大于其額定值。

3.3 欠勵磁或者失磁

發(fā)電機(jī)運(yùn)行中，晶閘管損壞，突然二相運(yùn)行，使發(fā)電機(jī)的勵磁電流大幅度減少，甚至發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，這種現(xiàn)象稱為發(fā)電機(jī)的欠勵磁。如果發(fā)電機(jī)欠勵磁運(yùn)行，可以用鉗形電流表檢查勵磁回路的三相電流，如果發(fā)現(xiàn)勵磁少一相工作，應(yīng)該降低有功負(fù)荷，并且停機(jī)進(jìn)行檢查處理。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁回路斷線，晶閘管勵磁開關(guān)誤跳閘或勵磁二相以上整流管損壞，會使發(fā)電機(jī)失去勵磁電流而造成失磁。并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)失磁后表現(xiàn)為：勵磁電流表指示為零，發(fā)電機(jī)定子電壓表指示下降，定子電流異常增大，過負(fù)荷保護(hù)發(fā)出信號，此時發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速略有升高，功率因數(shù)表進(jìn)相，無功電能表倒轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)失磁后，發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行變?yōu)楫惒竭\(yùn)行，發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)吸收大量無功功率。消除故障的方法：（1）降低有功功率，以便降低定子電流。（2）手動增加勵磁電流或者合上勵磁開關(guān)恢復(fù)勵磁電流。（3）如果上述仍然沒有效果，說明勵磁轉(zhuǎn)子繞組回路有斷路故障，必須立即停機(jī)檢查處理。

4 結(jié)束語

對發(fā)電廠電氣設(shè)備的故障進(jìn)行維護(hù)時，需要熟悉設(shè)備的構(gòu)造，這樣才能及時查找故障的原因，并提出相應(yīng)的處理措施，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

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作者簡介：余恢緒（1969，12-），男，漢，1987年12月參加工作，湖南資興人，現(xiàn)為湖南省東江水力發(fā)電廠職工。