燈泡貫流式水輪發電機組常見故障分析及處理

彭建平

（四川嘉陵江新政航電開發有限公司， 四川 儀隴 637600）

近年來全國發電機定子線圈故障時有發生,而定子線圈局部修理的可能性非常小,這樣修理工期長勢必會造成巨大的經濟損失。為此,總結經驗教訓,分析定子線圈產生故障的原因,對保證發電機的安全運行,防止定子線圈損壞是非常有必要的。

一、燈泡貫流式機組的基本特點

貫流式水輪發電機組屬于一種能夠有效開發并有效利用低水頭、大流量的水力資源與潮汐能源的良好畸形，由于其轉輪的效果較高、過流量也比較大、發電機的尺寸較小，加之電站土建的開挖工程量小、建設的周期較短，所需花費的總體投資較少等特點，使其被廣泛的應用于在20m或以下的水頭段區大大中型水電站，幾乎完全取代了傳統軸輪式機組，效果比較明顯。

二、燈泡貫流式機組常見的故障分析

（一）定子鐵心出現位移或松動故障

定子鐵心出現位移或松動屬于燈泡貫流式機組比較常見且較嚴重的一種故障，而且各個生產廠家電機在鐵心松動部位與形式也會有所不同。如南充南部的紅巖子水電廠的發電機，其定子鐵心則普遍出現壓指變形與壓指下鐵心的疊片出現松動的情況，而且鐵心分瓣組合接縫處的疊片外圓側也極容易出現波浪形的變形。一般情況下，定子鐵心出現位移或是松動現象極容易切割或是磨損線棒使其絕緣，從而使其在運行或是試驗中極易被擊穿，最終導致機組在運行時產生較大的電磁噪音。而機組出現定子鐵心松動的原因主要有一個幾個：（1）運行的溫度太高。機組在運行時若溫度太高，就會使定子鐵心變形超出既定范圍，進而使其出現翹曲變形現象；（2）鐵心的壓指剛度不夠。定子鐵心齒部壓緊一般是依靠其端部的壓指實現的，若壓指剛度不夠，一檔溫度上升，就會將壓指頂彎并使其出現永久性的變形，最終造成齒部因壓力不足而出現松動。

（二）定子線棒故障

通過試驗找出并拆下#110上層故障線棒,發現線棒靠近端部有向內延伸的凹陷,最大凹陷深度0.8mm,且在棱角處有一明顯的擊穿點。正常的定子線棒,表面則是平整的。按照設計,正常的鐵芯拉緊螺桿緊固螺母必須要有一個絕緣墊圈和一個金屬墊圈。通過與其他沒有故障的鐵芯拉緊螺桿對比發現,故障鐵芯的拉緊螺桿靠下游側鎖緊螺母只有一個絕緣墊圈,而沒有金屬墊圈。經過機組的長期運行和振動,在鐵芯彈開力的作用下,絕緣墊圈不斷受到螺母的擠壓內孔變大變簿而裂開。

（三）轉子阻尼條斷裂與定子絕緣損壞故障

阻尼條斷裂同樣也是燈泡貫流式機組時常出現的一個故障，如廣西貴港航運樞紐電廠4臺機組就出現過阻尼條開裂或熔斷的故障，且在檢查中發現，按旋轉的方向來看，位于磁極滑出邊的阻尼條是受損最為嚴重的。而出現這種故障的原因主要有以下幾個：（1）電磁設計的不合理。一般情況下，阻尼條尺寸、槽距等都是按照原有的經驗公式進行計算設計的，而故障的不斷出現也就說明了這些經驗公式存在著較多不合理的抵地方，必須進行必要的修正與運行驗證；（2）阻尼條松動了。當阻尼條在其槽內出現一定空隙時，因運轉過程中出現的諧波電流就會使阻尼條在其槽內出現振動，而這些振動則極容易造成阻尼條的疲勞受損與即系磨損，亦或是在槽內形成火花，使阻尼條出現電話磨損現象；（3）負荷擺動較大，且系統電壓太高。燈泡貫流式機組因其轉子轉動慣量較小，故系統負荷出現波動時其轉子所產生的擺動通常都會比一般水輪發電機組要大很多，從而使阻尼繞組中產生較大的電流感應，而當系統的經過分析，發現造成定子絕緣損壞。

三、燈泡貫流式機組常見的故障處理方法

（一）處理燈泡貫流式機組常見的故障

因此，針對這種故障，必須定期檢查定子鐵心的端部疊片是否出現了位移，而鐵性的表面是否出現了黃色鐵銹粉，其齒部是否出現的松動、變色、變形以及斷裂等跡象，并檢查齒壓板壓指是否出現了松動與變形，而壓指同鐵心斷片間手否出現了空隙，若在機組運行中發現機組出現異常振動情況并發出較大噪聲，就需及時查明其原因，一旦發現異常現象就需及時處理，同時，由于機組定子出現故障的主要原因之一就是定子的運行溫度過高而導致的，故在處理定子故障時，還必須切實解決定子的通風冷卻問題。而且對于已經投入運行的發電機定子，需根據其發電機定子的具體結構及其存在的主要問題特點進行具體的分析，進而找出問題的癥結所在，從而采取針對性的解決措施。如某水電站就直接將機組二次冷卻系統改為了一次冷卻，使得發電機的運行溫度下降了15℃左右，結果發現改組后的發電機機組運行正常，再也沒有出現定子因溫度過高而出現故障的情況。

（二）故障處理

(1)針對定子線棒故障,進行了更換線棒處理,并通過了各項試驗，(2)把好設備到貨驗收關,保證不讓有制造缺陷的設備安裝、投入運行。(3)加強機組檢修過程技術監督管理,確保檢修項目和預防性試驗項目不漏項、不缺項。(4)加強機組運行中的巡檢和監視,定期檢測振動、擺度,及時發現并解決設備可能存在的問題,確保機組安全可靠運行。

（三）防治處理措施進行有效的處理

（1）使水輪機調速器或者是發電機功率調節盡量處于平穩狀態，以最大限度的避免差落較大的負荷調節；適時調節機組升壓變壓器運行的檔位，從而避免機組在低勵磁的狀態下運行，以最大限度減小其氣隙磁場的畸變；（2）一旦發現阻尼條松動了，就需立即采取加固措施，如用沖子在阻尼的槽口部位對阻尼條進行擠壓以增加其固定點，或是在阻尼槽內加入環氧樹脂，減小其空隙，亦或是在阻尼環上加焊撒花姑娘固定塊以有效阻止阻尼條的松動；（3）認真檢查并清理定子與轉子中可能存在的殘留物，如鋸片、鉆頭、電焊條與焊渣等，以有效防止這些物件破壞轉子或定子的絕緣；在機組停機備用的時候，需采取加熱、通風等措施有效防止發電機出現絕緣受潮情況，并最大限度的保證機組的防護網完好無損，從而有效避免異物進入到發電機的機膛內，從而對機組運行造成一定損害。

結束語

綜上所述，燈泡貫流式機組同一般水輪機組相比有著表現出較多的優勢，但是其自身也存在著一定的缺陷，加之外在各種因素的影響使其在實際的運行過程中出現這樣或那樣的故障，因此必須采取有效的措施對其進行解決，從而使得燈泡貫流式機組能夠在我國得到更好的運用與安全穩定的運行，并在實際應用中將安全技術措施不斷完善。這不僅要從設備技術層面加強和完善各項安全技術措施，還要不斷加強人員安全思想教育，增強人員安全意識，落實人員安全責任，全面提高安全管理工作水平；只有這樣才能有效保證燈泡貫流式機組的檢修安全。為我國電力與經濟建設作出更大的貢獻。