水輪發電機組調試問題與解決方法

彭飛 四川華電金川水電開發有限公司

一、引言

水輪發電機屬于安全、可靠且具備高效性的機械設施，相關人員要想保證其穩定運行，就要對其運行過程中常出現的問題隱患予以解析，不過在現實處理中人們常常不加以重視，如此一來就會使得發電機在運行過程中極不穩定。就當前來說，我國水電工程項目獲得了迅猛發展，此時為我國能源結構的合理調整創造了積極的有益條件，在后續工作中，人們不但對其設備安裝提出較高要求，同時也對其維護工作有較高要求。基于此，本文將就水輪發電機組調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、雷電沖擊閃絡問題

（一）主要問題

在某水力發電站中，相關人員已經完成了有關220kVGIS 設施高壓測驗前的檢查工作，GlS 設施工頻耐壓測驗成功通過。在第二天進行雷電沖擊測驗時，此時C2、C1、B1 都已經全都通過測驗。而B2 負極性經過的時候，其正極性100%閃絡了兩次，接著換線至A 相，A1 第一次負極性100%產生閃絡現象。對于上述問題，相關人員對出現閃絡故障的回路展開檢修核查。在拆卸閃絡回路期間，同時還察覺到引起放電或閃絡的位置殘留了多重跡象。

（二）產生故障的原因分析

根據實地調研，相關人員發現220kVGIS 設備出現放電問題的地方多集中在母線或者產品尾端。依據現場實際出現閃絡的位置及盆子閃絡狀況來看，針對透氣盆子出現閃絡的情況較多的問題，同時大多出現在透氣盆子開口位置。通過仔細盤查，可以看到透氣盆子預留開口位置的倒角均會出現直角邊情況，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。依據有關資料可知，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，尖的邊緣無法實現冠狀物平穩，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閃絡問題。一旦產生閃絡現象，那么極易引發較為重大的過電壓，同時還會伴隨有較為危險的二次閃絡，因此，引發該雷電沖擊測驗的環節中，其多數盆子都會出現閃絡問題。

（三）處置方案及防范方法

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

三、頂蓋排水故障問題

（一）主要問題

某水力發電站的樣水輪發電機組頂蓋排水泵和射流排水泵出現異常，此時就會造成頂蓋的水位要明顯超出水導設施，此時油槽泡入水中，水導外循環電機同樣也遭水侵蝕，進而導致自動化元件漸漸泡水。

（二）產生故障的原因分析

水輪發電機組頂蓋排水系統常常通過三臺頂蓋排水泵設施以及一臺射流排水泵設施共同構成，在應用頂蓋排水泵設施過程中，要求將其作為主用，交替開啟，而繼續將射流泵當作備用設施。如果水位小于85 毫米，此時三臺頂蓋泵設施以及一臺射流泵設施在短期內處在暫運的情況之下，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，在調試、試運行過程中，相關人員就要求在頂蓋下方設置臨時性排水泵，電源獨自取自工程用電。通過進一步盤查發現，首先，3#水輪發電機組母線長期處在斷電檢修態勢下，同時400VI 段、II段母聯備自投失敗，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#泵很難順利運作。考慮到1#、3#泵失電，2#泵長期運作會造成電機過熱，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點接線出現偏差，中間繼電器并沒有反應，此時造成電動閥無法開啟。除此之外，由于當時試運行工作者的崗位意識不強，并未及時察覺到上述隱患，所以當時并未投入應用臨時性頂蓋排水泵[1]。

（三）處置方案及防范方法

首先，相關人員要及時對水導油槽提供排油、清理、濾油、核查以及回裝處理。其次，嚴謹地拆除、替換水導外循環電機設施。第三，仔細拆除、替換及核查水導自動化元件。第四，相關人員還應該及時核查及調控頂蓋排水系統中的斷路器、繼電器等設施。第五，確保機組自用電I、lI 段順利地分段運作。第六，及時更換、檢查全部電動閥、頂蓋泵中的節點訊息。最重要的是，相關負責人要強化試運行管控工作，在潛移默化中培育運行人員的責任意識。

四、調速器故障問題

（一）主要問題

某770MW 水力發電站的2#水輪發電機組調速器在進行分段閉合調試過程中，相關人員察覺到很難較為高效地穩定第二段閉合時長，同時在該時期缺乏規律性地不停延長或者縮短。在試驗期間，陡然產生了油泵堵塞的現象，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之上，此時暫停測驗。

（二）產生故障的原因分析

首先，相關人員要及時移除接力器關腔的管路，此時管路中并未出現顯著性的異物或者雜質，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，相關人員利用內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，相關人員檢查主配壓閥的過程中，同樣也察覺到了內部存在雜質。

（三）處置方案及防范方法

首先，相關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，及時清理全部關腔的管路，在清理結束后就要繼續吹掃干凈。第三，仔細清掃并核查主配壓閥。第四，在安裝閥件、管路的過程中，相關人員還應該仔細地清理流道。第五，安裝期間，要對已經沖刷過的管路、閥件進行防護處置，同時還要在安裝之前仔細核查防護材料是否需要移除。最后，在裝配閥件、管路的過程中，施工公司務必要仔細地考察廠家，規范工程工藝及流程。

五、發電機定子接地故障問題

（一）主要問題

某水力發電站的3#水輪發電機組在順利運作期間，突然間發電機出現保護動作，所以導致停機。通過仔細核查發現這屬于發電機“定子一點接地”動作跳機。

（二）產生故障的原因分析

出現故障后，通過測驗、核查不難看出，3#水輪發電機組繞組受損，同時相關人員還察覺到高壓繞組第二層出現了放電問題，且絕緣層碳化發黑，這就進一步表明該故障屬于出口PT 絕緣現象誘發的發電機定子繞組接地。進一步來說，原本的發電機出口結構較為滯后，同時環氧物料固化不勻稱。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。除此之外，就當前來說，10kVPT 裝配至制動開關內部，開關封閉，空間不大，所以無助于后續地核查養護以及測驗等等。

（三）處置方案及防范方法

相關人員要及時替換先進發電機出口10kVPT，采取新型化的工藝手段，同時還要靈活地利用新型PT，進一步分離鐵芯以及一次繞組末端。其次，替換原發電機出口PT 的裝配方位，接著把發電機出口PT 裝配至空間相對較大的67 米高程勵磁變柜中，在進行PT 裝配之前，相關人員要完成好專業化測驗。

六、發電機滑環故障問題

（一）主要問題

某水力發電站水輪發電機組從投入運作開始，其發電機滑環碳刷就出現了一系列打火問題，由于新安裝機組碳刷和滑環間存在既定的磨合過程，所以相關人員連續觀察了一段時間，此時依然發現，通過三個月的磨合階段之后，依然存在發電機滑環碳刷的打火問題。

（二）產生故障的原因分析

水輪發電機組的正、負極導電環屬于兩塊半圓形的導體，其常常穩固在滑環周邊（并不和滑環進行碰觸）。通常來說，勵磁電流經過導電環中的碳刷和滑環相互碰觸。正、負導電環上分別裝配了十處不同的碳刷，各自存在十組勵磁電纜，此時連接至正極導電環的左端以及負極導電環的右端。勵磁電流經過一系列電纜之后，由半圓形導電環的一端轉移至另一端。（正極由左端轉移至右端，負極由右端轉移至左端），再通過裝配于導電環上的碳刷各自流入至正、負極滑環。經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電環一端，而碳刷卻是勻稱布局在導電環之上的。貼近勵磁電纜的首個碳刷最先轉移進電流，另一邊的第十個碳刷距離勵磁電纜接入點最遠。最后連接至勵磁電流，導致分流不勻稱。其二，碳刷的受損程度不一，松緊彈簧受力不統一。

（三）處置方案及防范方法

首先，相關人員要把原導電環和底座絕緣環氧板移除下來，接著再裝配上新的導電環以及絕緣環氧板。新導電環的勵磁電纜接入點安置于導體中端，接著勵磁電流由導電環中間漸漸傳入，接著再繼續朝著兩端分流到碳刷。其次，相關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，而且還應該于正、負極導電環上各自增設兩組碳刷，數量包括原本的10 組，接著上升至12 組。對導電環與碳刷進行一段時間改造之后，進一步解決了水輪發電機組的滑環碳刷打火問題[2]。

七、試運行中的檢查措施分析

試運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”的基本準則，眼鼻耳都調動起來，從而將異常故障都遏制在萌芽初期，如此一來，就能夠保證水輪發電機能夠順利運作。首先，“一看”指的就是相關人員要仔細察看裝置設施的壓力值、電流值以及電壓值等有無在標準范疇之中，查看有無出現不良波動問題。除此之外，還應該仔細觀察設施運作期間的元件、設施、終端接口位置有沒有顯著性的顏色變化，查看設施位置的地面、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”指的就是要求相關人員仔細傾聽設施有無出現異常聲音，各部位有無出現異常震動以及響聲等等[3]。其三，“聞”指的就是在運作期間留意有無異常氣味。其四，“查”指的就是在設施或機組運作期間，相關人員要時常性查看等等。比如說查看各設施的運行溫度有無正常。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，相關人員還應該查看盤柜、箱體等柜門有無關閉，同時還應該仔細觀察帶電設施處的安全護欄和警示標志牌有無正確擺放。

八、結束語

綜上所述，水輪發電機組運作穩定性以及安全性在很大程度上影響著水電站的生產活動，為了進一步提升運作效率，就要求相關人員及時發現水輪發電機組調試問題，并明確誘發故障出現的原因，從多個方面展開分析，從而選擇針對性的措施予以優化處置。