浅析水轮发电机组常见故障及处理措施

浅析水轮发电机组常见故障及处理措施

作者：高亮

来源：《科学与信息化》2018年第18期

摘要近年来，我国设计并建成了大批水电站，纷纷投入到实际工程中，与此同时，所设计的水轮发电机单机容量在逐步增加。如果不创新对水轮发电机的管理监测机制，不完善发电机结构的保护措施，那么一旦发生故障势必会对发电机整体造成重大损坏，甚至影响到整个水电厂的运转。而由于水轮发电机的内部结构复杂，很多企业对其技术掌握不到位，当发电机出现问题时也无法及时采取有效措施加以修复，从而影响发电机的正常运行。本文着重分析水轮发电机组发生故障的常见原因，并根据实际工程经验进行了深入研究，从而提出一些应急处理措施。

关键词水轮发电机；故障；技术；处理；效率

前言

水轮发电机组是水电厂能够正常运转的重要保障，对城市的电力供应起着不可替代的作用。而水轮发电机组的运行安全之间影响到整个电力系统的供应稳定。水轮发电机一旦出现安全故障，势必会对水电厂的经济效益和电网运行造成威胁。随着社会现代化进程的不断加快，水轮发电机作为转换能源的重要设备需要持续地运转，在长期的工作环境下不可避免地出现一些问题。作为水电厂的管理人员，就要熟练掌握水轮发电机的结构特点以及容易出现的故障和原因，并利用已有的技术条件进行维护和处理，以确保水轮发电机组能够及时投入到生产运行中。

1 水轮发电子的常见故障及处理措施

水轮发电机组主要由水轮机、水轮发电机及其附属设备（调速、励磁装置）组成。其中水轮发电机起着关键作用，其质量的好坏直接影响到整个水电厂的运行效率。由于水轮发电机组在关闭的过程中需要花费一段时间，为了避免在此过程中产生过快的转速，就要保证转子的转动惯量达到足够的标准，因此就会使得发电子的转子较为笨重。当发电机运行时，机组中的永磁机会产生磁源，不断地向发电机提供励磁电流。顺轮发电机中的水轮机会带动转子将电流提供给发电机，所产生的旋转磁场会根据时间呈现正弦变化的规律。

当前我国已经建成了小、中、大型用于不同生产条件和便于城市建设的水电厂，规模已经遍布到全国各个范围。随着规模的扩大，水电厂出现的问题也越来越多，如监测数据不够充分、没有完全配套的机械设备、维修技术不够完善等。经过长时间的工作，水轮发电机组必然会逐渐老化，不仅降低了水利资源的利用效率，还对发电系统造成了一定的安全隐患。虽然近年来各地各部分正逐步进行水轮发电机组的结构更新和技术改进，也取得了较为显著的成果，

但与其他发达国家的水利设施相比还存在很大的差距，其中最为重要的便是水轮发电机的技术创新还处于雏形阶段。随着城市建设的需求的大规模提升，水电厂的生产水平也备受人们关注，只围绕更新设备的结构已远不足于维持用电需求，发电机组的老化率越来越高，已经无法同原有的生产效率相比，而材料、工艺等的限制也无法让水轮发电机组达到设计时的运行效果。同时由于环境的恶劣，使得发电机组的主、辅等机械设备受到腐蚀，冷却管无法发挥其作用，供水量也无法达到电能转换的标准，导致定子线圈发热而影响水轮发电机组的整体运行。如果不对这种情况进行及时处理，就会使得发电机的轴管等不断老化，还会出现更大的噪音。

水电厂的数量急剧增加，水轮发电组的建造台数和发电量成倍提升，而相关技术人员和管理人员的数量却远远达不到水轮发电组的看管需求，在这一情况下，部分企业单位便聘用临时人员负责水电厂的运行。由于这些人员缺乏专业的培训，对水轮发电机组的运行原理掌握不到位，所体现的整体水平低下，当水轮发电机组出现故障时，往往无法及时采取有效措施进行故障分析和处理，由此产生较大的安全隐患，甚至造成严重的财产损失[1]。水轮发电机组在运行过程中的常见故障有：

1.1 发电机超过负荷

当水轮发电机组中的出水速度过快，引起的流量过大时就会使得发电机超过额定的承受荷载能力，从而造成发电机的负荷故障。一般而言，引起流量过大的原因主要是调速器的失控，水轮发电机在受到水流量的压力时会逐渐扩大输出力，如果此时定子产生的点流量超过额定电流的1.1倍，就会出现警报提示。为了避免发电机超过负荷，就需要水电厂的维护人员确保发电机随时处于正常的工作状态，严格按照发电机的实际运行参数，如轴管产生的热量、水位标准等进行设置，利用监控器进行实时监控，并通过电子计算机的中心系统进行数据的处理分析，如实记录所得出的数据，结合以往的工作经验对发电机进行检修。如果遇到发电机出现异常情况，首先判断发电机的运行功率是否在安全范围内，然后逐步分析功能负荷、励磁电流是否在运行参数范围内，再一一对其进行调试。

1.2 发电机的振动和失步

当水轮发电机组发生较大的故障时，如发电机的出力同负荷不能达到平衡，就会使得发电机机身产生摇晃和振动，引发发电机产生位置的偏移。如果发电机出现这种故障，维护人员需要考虑平衡励磁电流进行原位回复。现有的技术是为发电机安装自动电压来对励磁设备进行强行调整，但发电机的自动电压装置会随着机组电压的降低进行工作，期间会产生过大的励磁电流，造成机组的进一步失衡，此时就需要适当地降低机组的承载负荷，增加各机组的同步分配电流量，将一个机组产生的过多电流平均分配到各个机组中，从而减少振动。在无法恢复所有机组的同步时，应当立刻将发电机机组和中心系统分离。

1.3 发电机母线电压单向接地

水轮发电机经过一段时间的运行后就会发生不同程度的绝缘老化，出现各种破损问题等，都可能造成发电机母线电压单向接地。对于这种故障，要定期进行预防试验，确保发电机的内部构造的清洁，避免生物在母线上爬行等，从而有效防止母线电压单向接地的故障的发生。

1.4 轴承温度过高

水轮发电机在运行时不可避免地造成轴承装置升温，一般温度到达75℃就会造成机组发生跳闸，因此维护人员应当密切关注轴承的温度变化，当发现温度持续升高时，应当立即停止运行，查清原因并处理，以免造成更多的损失[2]。

2 结束语

水轮发电机组的运行安全直接影响到整个水利电厂的运行稳定和效率，水电厂管理人员应当引起重视，提高对水轮发电机组的故障检修技术，提高安全运行标准，注重理论与实际结合，将实际工作经验运用到维修中来。提高维护人员的专业知识和素质，遇到故障时冷静分析，根据实际检测数据进行处理，确保发电机组的正常运行。

参考文献

[1] 张生贤.水轮发电机组常见故障及处理措施分析[J].科技创新与应用，2014，（33）：115.

[2] 黄中舟.水轮发电机组的检修及其改造[J].低碳世界，2014，（21）：119-120.