水輪發電機常見問題總結及處理方法探討

楊世海

華能西藏發電有限公司加查水電工程籌建處 西藏自治區加查縣

摘要：水輪發電機組是水電站最重要的設備之一，水輪發電機組的正常運行直接決定了水電站的正常生產及經濟效益。根據水電站的運行特點及設備原理，應做好發電機組的故障分析及處理方案準備工作，做到針對性的的檢查維護和計劃檢修。本文就對水電站發電機生產中常見問題，注意事項及運行中可能碰到的問題進行簡要總結，通過必要的故障原因分析、處理方法及檢修效果從理論和實踐兩方面進行簡單的分析和探討。

關鍵詞：水輪發電機；常見問題；故障；檢修

1發電機結構及原理

1.1發電機的構成一般包含定子、轉子、軸承及端蓋等部件。

1.1.1 定子的構成一般有定子鐵芯、繞組、機座、固定件以及其他結構件。

1.1.2 轉子由轉子鐵芯、繞組、護環、滑環、轉軸等部件組成。由軸承及端蓋將發電機的定子，轉子連接組裝起來，轉子通過旋轉切割磁力線產生感應電勢。

2 水輪發電機運行中常見問題

水電站水輪機組正常生產包含水輪機組正常運行及水輪機組相關設備的正常。設備正常可靠是水電站生產的基礎，而設備配合下的運行方式的正常才能保證水電站正常將電能送出，水電站水輪機常見問題包含水輪機組運行方式出現問題及水電站相關重要設備發生故障，所以水電站水輪機組常見問題應分為兩部分進行討論。

2.1 發電機的常見運行方式及運行故障

2.1.1水輪發電機運行方式分為：1按帶負荷方式分為單機運行、并網運行兩種。2按調速器控制方式分為手動運行、自動運行兩種。其中自動運行方式又包括功率模式和頻率模式。特殊情況下為了防止破壞系統靜態穩定，允許發電機短時間過負荷運行。

2.1.2水輪發電機的不正常運行

2.1.2. 1對稱過負載運行

2.1.2.2大容量單相負載不對稱運行狀態。

2.1.2.3穩態對稱運行時，發電機的輸入功率總與輸出功率相平衡，但勵磁電勢E0和電機端電壓U之間保持產生著固定相角差δ。

2.2 水輪發電機運行中常見問題及處理。

2.2.1溫度過高超規定值運行

發電機溫度運行在超過額定值時，通常為空氣冷卻器的閥門未全開或者關閉狀態，應通過檢查冷卻水判斷。如冷卻系統正常，通常使用方法是降低發電機的出力，使溫度正常降低。

2.2.2發電機組檢測表計不正常

水電站內水輪發電機各種表計指示，是發電機的運行狀況的直接顯示。表計接線回路及其他故障，會使表計顯示錯誤或者失靈。值班人員如果無法通過監控系統及現場各類表計判斷發電機組真實運行情況時，應通過必要措施進行處理，并短時間內查出故障原因，分析并處理，避免問題擴大化造成事故。

2.3水輪發電機的振蕩及失步原因及處理

發電機振蕩，是指當發電機負荷突然變化時，轉子因為慣性作用，轉子的有功角δ不能立即穩定在新的數值上，而引起負荷在設定值附近多次波動的現象，而失步是指有功角δ超過90°以后，輸出功率隨δ的增大而減少，造成發電機轉子加速，并與電網失去同步。

發電機發生震蕩及失步事應采取的措施：

2.3.1調節增大發電機輸入勵磁電流，通過抬升機端電壓，便于機組恢復同步；

2.3.2降低水輪發電機負載，即減少機組進水量，便于系統將發電機拉入同步；

2.3.3使發電機組與電網系統解列，待震蕩消失后再接入電網系統。

3 水輪發電機定子及勵磁回路絕緣常見問題

3.1 定子絕緣繞組老化

定子繞組絕緣老化分為機械老化、熱老化、電老化，這 3 種老化方式決定了定子繞組絕緣的老化速度和程度。 定子線圈絕緣問題對發電機的安全運行有最直接的影響。發電機故障中很大一部分原因是由定子絕緣老化造成的。在發電機運行過程中應盡量避免引起線圈老化因素對繞組絕緣的影響，定子繞組老化是個長期的，較隱蔽的過程，所以常被人們所忽視。3.2 定子運行溫度過高。發電機運行過程中，因為負荷原因，電流回路定子繞組溫度升高，而繞組溫度過高會使絕緣老化速度加快，造成發電機使用壽命縮短，甚至可能引發故障，銀子在定子制造過程中，將測溫元件提前埋入線棒之間，并用信號屏蔽線將檢測溫度信號引出，通過監控顯示器來進行溫度監視。

3.3繞組絕緣污染及處理。發電機運行時油污、外部灰塵的堆積都會造成發電機絕緣繞組臟污，這將直接影響鐵芯與繞組散熱 ，還會引起繞組端部局部過熱、爬電 ，甚至絕緣擊穿并造成著火。

3.4 發電機激磁回路的絕緣常見問題

發電機勵磁回路在生產運行中因電流原因會有電感產生，在直流未過零時，當發生突然斷路時，電弧熄滅瞬間產生過電壓，而過高的過電壓可能造成勵磁回路絕緣擊穿，造成絕緣損壞。同時發電機運行時，磁極線圈發生振動，線圈積灰、集電環臟污、接頭變形位移等 ，都會引起激磁回路絕緣性能下降和損壞。

4 水電站發電機常見問題發現與處理

4.3.發電機的常規檢查項目

4.3.1檢查油、水、氣系統正常，無滲漏現象。

4.3.2保持油、水、氣系統設備及元器件運行正常，表面清潔。

4.3.3 頂起檢查制動器閘板和制動環，并及時更換磨損嚴重部件。

4.3.4 若發電機的定子、軸瓦、透平油及熱風風等溫度突然升高，應停機檢查。

4.3.5 軸承油槽中油面突變，或油位高度變化超過規定位置時應停機檢查并處理。

4.3.6 定期用清潔絲制織物擦凈集電環表面，并清除碳粉堆積部位。

4.3.7 檢修時，條件滿足條件下應檢查各軸瓦的磨損情況，并就磨損原因做出分析和處理。 4.3.8 經常清理冷卻器臟污，并對冷卻回路進行倒換操作。

4.3.9 定期更換處理各軸承油槽潤滑油。

4.3.10 經常性檢查定子線圈端部及結構件形變和及外部。

4.3.11 定期檢查定子鐵芯有無松動脫落等問題。

4.3.12 定期檢查轉子緊固件有無松動，及時判定勵磁引接線和極間連接線是否串動或脫開。

4.3.13 經常檢查發電機蓋板密封性是否合格。

4.3.14 停機時檢查處理轉動部件上的螺栓、螺母、鍵等。

4.3.15 機組應有嚴格的檢修計劃，并在機組檢修安裝過程中，嚴格按照符合安裝技術規程進行工作，并做好詳細的檢修記錄。

4.3.16 檢修中如需做重大問題的處理或重大技改應與制造廠提前進行溝通協商。

4.4.3發電機機組運行過程中的檢查與監視

在發電機機組運行的過程中，機組轉動部件，運行值班人員在檢查過程中應做到“一看、二聽、三聞、四查。”。一看 是指通過查看發電機機組運行情況進行判斷，比如查看勵磁電流、機端電壓 ，調速器控制方式等數據信息 ，避免發電機出現缺相、超負荷 ，不正常運行等現象。。二聽 ，是指用耳朵聽發電機運行過程中發出的聲音是否正常。如發電機運行時負荷輕重所發出來的聲音大小不同，軸承正常與損壞時所發出的振動及響聲也完全不同。發電機正常運行時發出的聲音均勻平順，如聲音頻率或伴有雜音則證明發電機出現故障需查看處理。三聞 ，是指用鼻子嗅聞發電機運行過程中散發出來的味道。如有較強烈的異味產生，發電機有故障出現，或絕緣繞組及外部線路發生故障，需及時查看處理，必要時停機檢查。四查 ，是指定期不定期對在運行中的發電機進行檢查。通過對個數據的采集和分析做好機組負荷分配，避免機組運行在振動區。機組運行時應定期進行巡視和檢查。

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