廖鐵堅(jiān)

摘 要：水力發(fā)電廠的機(jī)電設(shè)備在使用的過程中，由于泥沙的淤積、機(jī)械自身的磨損、汽蝕損傷等原因，會受到不同程度的損壞，不僅影響了水利發(fā)電機(jī)的工作效率，還降低了水利發(fā)電機(jī)的使用壽命，甚至可能會造成各種安全問題。因此，為保證運(yùn)行的可靠性和工作的穩(wěn)定性，必須對水電機(jī)組的發(fā)電機(jī)進(jìn)行及時(shí)檢修與優(yōu)化。文章對水利發(fā)電機(jī)常見故障的現(xiàn)象、原因、處理進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：水利發(fā)電機(jī)；故障；現(xiàn)象；處理

1 水利發(fā)電機(jī)檢修現(xiàn)狀

計(jì)劃檢修在防范水利發(fā)動(dòng)機(jī)組異常運(yùn)行問題中起到了重要的作用，而且檢修成本不高。然而隨著對電能質(zhì)量要求的日益提高，計(jì)劃檢修的不足之處也日益顯現(xiàn)，不能滿足設(shè)備維護(hù)的需求。因此，為了保證生產(chǎn)的安全進(jìn)行，要兼顧檢修的質(zhì)量和檢修的成本兩個(gè)方面，在保證質(zhì)量的同時(shí)，盡量降低檢修的成本，及時(shí)地維護(hù)與控制可能出現(xiàn)的問題。

2 水利發(fā)電機(jī)常見故障原因及后果

制動(dòng)器故障。制動(dòng)器故障通常是由于防塵效果不好、制動(dòng)塊耐磨性差、排油不凈、載荷不均等造成的，它會導(dǎo)致活塞受卡動(dòng)作不靈、制動(dòng)塊壽命縮短，繞組絕緣強(qiáng)度降低、污染繞組等現(xiàn)象的發(fā)生。

軸瓦損壞。當(dāng)壞瓦溫度過高、各瓦間溫差過大、軸瓦燒損、軸瓦磨損或變形時(shí)，就會損壞軸瓦。導(dǎo)致軸瓦損壞的原因主要是各塊瓦受力不均、冷卻油溫差過大、冷卻系統(tǒng)故障等，軸瓦損壞會損傷軸頸、加大振動(dòng)程度、造成定轉(zhuǎn)子擦碰。

定子線圈松動(dòng)下沉。長期處于高溫運(yùn)行中的線圈、槽楔、墊條等，容易收縮造成松動(dòng)，然后線圈在重力的作用下下沉。定子線圈松動(dòng)下沉?xí)?dǎo)致主絕緣磨損，損壞線圈甚至引起短路。

定子振動(dòng)。定子鐵心合縫不嚴(yán)或鐵心松動(dòng)，會破壞定子繞組絕緣及繞組緊固。

水輪機(jī)故障。導(dǎo)葉漏水及空性、水輪機(jī)磨性破壞、主軸密封不良、水輪機(jī)葉片裂紋等，會導(dǎo)致水輪機(jī)效率降低、出力不足，甚至?xí)p壞整個(gè)機(jī)組。

阻尼繞組故障。阻尼繞組故障主要有阻尼環(huán)與連接板接觸不良、阻尼環(huán)與阻尼條連接處局部開焊、阻尼條斷裂等。如果失磁或頻繁起動(dòng)，在阻尼繞組中，就會有大電流及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力產(chǎn)生，振動(dòng)與噪聲因此而引發(fā)。

轉(zhuǎn)子引線故障。如果絕緣表面不干凈、引線絕緣開裂、固定卡板松脫、焊錫面被破壞和腐蝕，或者由于受到離心力的影響，引線被甩出等，都可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子接地、失磁等故障的出現(xiàn)。

轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地。如果線圈和鐵心間絕緣被破壞，這時(shí)線圈直接與鐵心接觸或者局部絕緣電阻降低，很可能引起轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地、轉(zhuǎn)子繞組匝間短路等現(xiàn)象的發(fā)生。

3 水利發(fā)電機(jī)故障現(xiàn)象及處理

3.1 發(fā)電機(jī)過負(fù)荷

發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中，如果定子電流超過額定值1.1倍，將會引起發(fā)電機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作，繼而發(fā)出報(bào)警信號，這時(shí)，需要立即進(jìn)行處理，從而恢復(fù)發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。如果系統(tǒng)未發(fā)生故障，應(yīng)該首先考慮適當(dāng)減小勵(lì)磁電流，減小發(fā)電機(jī)發(fā)出的無功功率。在系統(tǒng)電壓較低的情況下，為了滿足發(fā)電機(jī)功率因數(shù)的要求，如果嘗試減小勵(lì)磁電流，卻仍然不能使定子電流降回額定值，那么只有采取減小發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷的方法。如果系統(tǒng)發(fā)生故障，在短時(shí)間內(nèi)，發(fā)電機(jī)過負(fù)荷運(yùn)行也是可以允許的，其允許值需要根據(jù)制造廠家的規(guī)定運(yùn)行。

具體處理方法如下。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子電流超過額定值1.1倍時(shí)，發(fā)電機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作，繼而發(fā)出報(bào)警信號，警鈴響，機(jī)旁顯示“發(fā)電機(jī)過負(fù)荷”信號，計(jì)算機(jī)有報(bào)警信號；發(fā)電機(jī)有功、無功負(fù)荷及轉(zhuǎn)子電流超過額定值。在進(jìn)行故障處理時(shí)，一定要密切監(jiān)視電壓、頻率及電流大小，是否已經(jīng)超過允許值。當(dāng)監(jiān)視到電壓或頻率升高時(shí)，必須果斷地降低無功或有功負(fù)荷，從而降低定子電流至額定值。經(jīng)過調(diào)整后，如果仍然沒有效果，就必須在最短的時(shí)間內(nèi)查明原因，采取有效措施，達(dá)到消除過負(fù)荷的目的。如果過電壓、頻率正?；蚪档停@時(shí)應(yīng)該優(yōu)先選用減小勵(lì)磁電流的方法，消除過負(fù)荷，但是有一點(diǎn)要注意的是，不可以使母線電壓降至事故極限值以下，并且立即向相關(guān)人員報(bào)告情況。如果母線電壓沒有超過事故極限值，這時(shí)發(fā)電機(jī)還是存在過負(fù)荷，那么就要依據(jù)過負(fù)荷的具體情況，采取限負(fù)荷運(yùn)行的方法進(jìn)行處理，同時(shí)還必須聯(lián)系調(diào)度，進(jìn)而起動(dòng)備用機(jī)組。

3.2 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地方式有兩種，即一點(diǎn)接地和兩點(diǎn)接地。按照接地的時(shí)間還可以分為瞬時(shí)接地、永久接地、斷續(xù)接地等。因?yàn)橐稽c(diǎn)接地的情況下，并不能形成回路，這時(shí)并沒有電流通過故障點(diǎn)，短時(shí)間內(nèi)勵(lì)磁系統(tǒng)仍然可以工作。但是轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地很容易引發(fā)兩點(diǎn)接地故障，這是由于轉(zhuǎn)子正極對于地電壓和負(fù)極對于地電壓發(fā)生改變。進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磁拉力不平衡，機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)子發(fā)熱。故障發(fā)生時(shí)，警鈴鳴響，發(fā)電機(jī)旁發(fā)“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地”信號，同時(shí)計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警信號，表記指示正常。具體處理方法是，首先判斷轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地信號能不能復(fù)歸。如果是瞬時(shí)接地就可以復(fù)歸，如果是永久接地就無法復(fù)歸，并且轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)正常。接下來利用轉(zhuǎn)子電壓表，對轉(zhuǎn)子正對地、負(fù)對地電壓值進(jìn)行測量，發(fā)生一點(diǎn)接地的判定條件是，某極對地電壓降至零，另一極對地電壓升至全電壓。最后對勵(lì)磁回路進(jìn)行檢查，根據(jù)接地性質(zhì)和部位進(jìn)行處理，如果是非金屬性接地，就應(yīng)該做好停機(jī)準(zhǔn)備，并且把情況報(bào)告給調(diào)度。如果是金屬性接地，則必須啟動(dòng)備用機(jī)組，解列停機(jī)，并且迅速報(bào)告調(diào)度。檢查處理時(shí)間應(yīng)該控制在兩個(gè)小時(shí)之內(nèi)，否則應(yīng)停機(jī)處理。

3.3 轉(zhuǎn)子回路兩點(diǎn)接地

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地的情況下，形成回路，這時(shí)有電流通過故障點(diǎn)。故障發(fā)生時(shí)，警鈴鳴響，發(fā)電機(jī)旁發(fā)“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地”信號，同時(shí)計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警信號；轉(zhuǎn)子電流非正常增大，轉(zhuǎn)子電壓下降；無功功率表指示下降，功率因數(shù)可能進(jìn)相，有功負(fù)荷可能降低；機(jī)組會伴隨劇烈的振動(dòng)聲，這是磁場不平衡導(dǎo)致的。轉(zhuǎn)子回路兩點(diǎn)接地造成的損害較大，這時(shí)因?yàn)檗D(zhuǎn)子電流的加大會損壞勵(lì)磁回路設(shè)備。尤其要注意的是，如果是在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)部發(fā)生接地，就會引起轉(zhuǎn)子繞組過熱。機(jī)組劇烈振動(dòng)損壞設(shè)備，這時(shí)必須緊急停機(jī)，并報(bào)告調(diào)度。

3.4 發(fā)電機(jī)溫度過高

發(fā)電機(jī)的溫度是其在運(yùn)行時(shí)需要密切監(jiān)視的指標(biāo)，時(shí)刻注意定子、轉(zhuǎn)子或者鐵心溫度，避免超過規(guī)定值。故障發(fā)生時(shí)，上位機(jī)會發(fā)出 “機(jī)組溫度過高”報(bào)警信號。這時(shí)要根據(jù)具體情況進(jìn)行判斷，采取相應(yīng)的處理措施。如果發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷或定子電流超過了額定值，就需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，直到其在額定范圍之內(nèi)。如果是由于測溫裝置沒有正常工作產(chǎn)生的，就需要退出故障測點(diǎn)，并采取相應(yīng)措施。調(diào)節(jié)空冷器進(jìn)、出水閥開度，判斷是不是開度不夠的原因。如果發(fā)現(xiàn)機(jī)組冷卻水壓較低，應(yīng)該對供水泵進(jìn)行檢查，并且加入機(jī)組冷卻備用水，令水壓恢復(fù)正常。如果發(fā)現(xiàn)水路不暢，這是由于空冷器堵塞了，可以采取在短時(shí)間加壓供水或者倒換機(jī)組冷卻水的措施。如果空冷器進(jìn)出水閥閥芯分離，這時(shí)應(yīng)該轉(zhuǎn)移機(jī)組負(fù)荷，調(diào)節(jié)合適的冷、熱風(fēng)溫度。對機(jī)組的有、無功負(fù)荷進(jìn)行適當(dāng)分配。如果故障依然無法排除，定子線圈、鐵芯溫度高于120℃，就應(yīng)聯(lián)系調(diào)度停機(jī)。

3.5 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路斷線

故障發(fā)生時(shí)警鈴發(fā)出鳴響，發(fā)“失磁保護(hù)動(dòng)作”信號，計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警信號；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流表指針向零方向擺動(dòng)，勵(lì)磁電壓升高；定子電流迅速降低，有功、無功為零；如果磁極斷線，風(fēng)洞會有煙冒出，伴隨焦臭味，并且發(fā)出很大噪聲。這種現(xiàn)象發(fā)生時(shí)必須立刻停機(jī)，對FMK動(dòng)作情況進(jìn)行檢查，并通知調(diào)度。如果起火，應(yīng)該立刻滅火，以免造成人員和財(cái)產(chǎn)的損失。

4 結(jié)束語

文章對水利發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中常見的故障進(jìn)行了分析，對于故障出現(xiàn)時(shí)的現(xiàn)象，故障的判斷方法，故障處理措施進(jìn)行了論述，從而為機(jī)組的安全運(yùn)行做好保障。