【摘 要】本文結(jié)合筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，主要對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組故障及處理措施進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機(jī)；故障原因；處理措施

水輪機(jī)運(yùn)行中難免會(huì)發(fā)生各種各樣的異常情況，同一異常現(xiàn)象可能有不同的產(chǎn)生原因，因此，在分析故障現(xiàn)象時(shí)，要根據(jù)儀表指示，機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)聲響，振動(dòng)，溫度 等現(xiàn)象，結(jié)合事故預(yù)兆，常規(guī)處理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析判斷，必要時(shí)采用拆卸部件解體檢 查等方法和手段，從根本上消除設(shè)備故障。

1.水輪發(fā)電機(jī)組故障影響分析

近年來，隨著水電行業(yè)的快速發(fā)展，水電站座數(shù)、裝機(jī)和發(fā)電量成倍增長(zhǎng)。在急需水電運(yùn)行專業(yè)人員的情況下，部分電站業(yè)主聘用當(dāng)?shù)剞r(nóng)民負(fù)責(zé)電站運(yùn)行。由于水電運(yùn)行人員技術(shù)水平整體低下，對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)的各種故障缺乏分析和處理能力，在水輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)不能及時(shí)分析故障成因，給水電站運(yùn)行帶來了安全隱患，甚至造成財(cái)產(chǎn)損失。水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中的常見故障一般有：發(fā)電機(jī)過負(fù)荷；發(fā)電機(jī)的振動(dòng)和失步；發(fā)電機(jī)強(qiáng)行勵(lì)磁；發(fā)電機(jī)母線電壓?jiǎn)蜗嘟拥?；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地；發(fā)電機(jī)滑環(huán)或勵(lì)磁機(jī)碳刷冒火；二次回路失控；水輪機(jī)剪斷銷剪斷； 冷卻水中斷； 軸承溫度過高。這些故障如不能及時(shí)有效地處理，小故障很可能釀成大事故，輕則影響水利發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益，重則造成人身及發(fā)電設(shè)施損壞，甚至整個(gè)電力系統(tǒng)癱瘓。

2.水輪發(fā)電機(jī)組故障產(chǎn)生的原因及處理措施

2.1發(fā)電機(jī)過負(fù)荷

水輪機(jī)運(yùn)行水頭過高、引用流量過大時(shí)都會(huì)使水輪機(jī)出力增大，當(dāng)超過發(fā)電機(jī)額定負(fù)荷時(shí)，即造成發(fā)電機(jī)過負(fù)荷。調(diào)速器失控時(shí)，會(huì)造成水輪機(jī)導(dǎo)葉開度最大，水輪機(jī)進(jìn)水流量最大，水輪機(jī)會(huì)在此工況下輸出最大出力，發(fā)電機(jī)不可避免地過負(fù)荷。單機(jī)獨(dú)立網(wǎng)帶負(fù)荷時(shí)，如遇負(fù)荷突然增大等也能造成發(fā)電機(jī)過負(fù)荷。為避免發(fā)電機(jī)過負(fù)荷現(xiàn)象發(fā)生，機(jī)組運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)視發(fā)電機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)、溫升和各軸承溫度，隨時(shí)觀測(cè)水庫上游水位，認(rèn)真做好記錄，盡量避免發(fā)電機(jī)單獨(dú)帶負(fù)荷。確需單獨(dú)帶負(fù)荷時(shí)，應(yīng)密切監(jiān)視機(jī)組運(yùn)行參數(shù)變化，遇有異常運(yùn)行情況時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確判斷故障現(xiàn)象，及時(shí)果斷進(jìn)行處理，確保發(fā)電機(jī)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)在允許范圍內(nèi)。為減少由于調(diào)速器失控造成的機(jī)組過負(fù)荷，應(yīng)定期對(duì)調(diào)速器進(jìn)行保養(yǎng)調(diào)試，確保能安全準(zhǔn)確調(diào)控機(jī)組。

2.2發(fā)電機(jī)的振動(dòng)和失步

系統(tǒng)發(fā)生某些重大事故時(shí)，如三項(xiàng)不平衡、三項(xiàng)負(fù)荷不對(duì)稱、發(fā)電機(jī)出力與用戶負(fù)荷不能平衡，都會(huì)使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生振蕩、失步。發(fā)電機(jī)發(fā)生振蕩時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)設(shè)法增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流來創(chuàng)造恢復(fù)同期的條件。裝自動(dòng)電壓調(diào)整器和強(qiáng)行勵(lì)磁裝置時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整器會(huì)因發(fā)電機(jī)端電壓降低而動(dòng)作，使勵(lì)磁電流達(dá)到最大值，此時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)亟档驮摍C(jī)組的負(fù)荷，以幫助恢復(fù)同步。整個(gè)電站系統(tǒng)失去同步時(shí)，全站所有的發(fā)電機(jī)都將發(fā)生振蕩，此時(shí)應(yīng)立即增加各機(jī)組電流，在無法恢復(fù)同步時(shí)，應(yīng)立即將機(jī)組與系統(tǒng)解列。

2.3發(fā)電機(jī)強(qiáng)行勵(lì)磁

當(dāng)與發(fā)電機(jī)并列的其他機(jī)組發(fā)生事故，引起端電壓下降時(shí)，勵(lì)磁機(jī)或勵(lì)磁系統(tǒng)會(huì)立即增加勵(lì)磁電流，以便提高發(fā)電機(jī)輸出電壓，勵(lì)磁系統(tǒng)試圖將發(fā)電機(jī)電壓恢復(fù)到額定值，從自動(dòng)檢測(cè)電壓到自動(dòng)調(diào)整電壓的過程約需1min左右。如果是瞬間故障，經(jīng)過勵(lì)磁系統(tǒng)的這個(gè)過程之后，發(fā)電機(jī)會(huì)恢復(fù)正常運(yùn)行，即在這1min之內(nèi)不必干預(yù)，由機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整；1min后，如果機(jī)組自動(dòng)調(diào)整后故障還未消除，則應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)規(guī)程的規(guī)定采取故障處理措施，降低發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子電流到正常運(yùn)行所允許的數(shù)值。為避免發(fā)生強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作，應(yīng)保持發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)及二次系統(tǒng)完好，同時(shí)應(yīng)密切監(jiān)視機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)，隨時(shí)調(diào)整機(jī)組保持在合理的工況下運(yùn)行，避免機(jī)組因強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作而產(chǎn)生其他事故。

2.4發(fā)電機(jī)母線電壓?jiǎn)蜗嘟拥?/p>

機(jī)組絕緣老化、出口引線搭鐵或絕緣破損、母線絕緣子污損，以及動(dòng)物（ 如老鼠打鐵） 爬行等，都能造成發(fā)電機(jī)母線電壓?jiǎn)蜗嘟拥毓收?。不定期測(cè)量發(fā)電機(jī)相間，及每相對(duì)地的絕緣電阻，發(fā)現(xiàn)有發(fā)電機(jī)定子絕緣不好應(yīng)及時(shí)處理。發(fā)現(xiàn)問題及早處理工作量小、費(fèi)用低；不及時(shí)處理，可能釀成大事故。同時(shí)，對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組的絕緣要引起足夠的重視，要定期做電氣預(yù)防性試驗(yàn)，保持發(fā)電機(jī)母線及絕緣子清潔，驅(qū)除發(fā)電廠房老鼠，有效避免發(fā)電機(jī)母線電壓?jiǎn)蜗嘟拥毓收系陌l(fā)生。

2.5發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地

發(fā)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障時(shí)，應(yīng)立即查明故障的地點(diǎn)和性質(zhì)，并停機(jī)檢修。否則可能引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地的事故，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。產(chǎn)生的原因主要有轉(zhuǎn)子引線絕緣老化、碳刷引線打鐵、勵(lì)磁系統(tǒng)污垢過多及碳刷處碳粉過多造成絕緣降低等。預(yù)防的措施有：定期清理轉(zhuǎn)子各引線，避免產(chǎn)生污垢和碳粉積累，保持轉(zhuǎn)子引線清潔干凈，經(jīng)常測(cè)試轉(zhuǎn)子絕緣電阻并保證在規(guī)定值范圍內(nèi)，如發(fā)現(xiàn)絕緣值下降，應(yīng)立即查明原因并予以消除。杜絕的方法有：定期做轉(zhuǎn)子預(yù)防性電氣試驗(yàn)，掌握發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣情況，每次開機(jī)前用500V搖表（ 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓不同所用的表不一樣）檢測(cè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的絕緣電阻是否滿足規(guī)程要求。

2.6發(fā)電機(jī)滑環(huán)或勵(lì)磁機(jī)碳刷冒火

發(fā)電機(jī)滑環(huán)或勵(lì)磁機(jī)碳刷冒火產(chǎn)生的原因一般有：碳刷未壓緊，刷架及引線松動(dòng)，接觸不好，碳刷被刷架卡住，刷架位子不對(duì)或跑偏，碳刷材質(zhì)或型號(hào)不對(duì)，碳刷額定過流量小于轉(zhuǎn)子額定電流，滑環(huán)不圓或不平滑等。發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)滑環(huán)或勵(lì)磁機(jī)碳刷冒火時(shí)，應(yīng)按上述原因逐項(xiàng)檢查。有效預(yù)防措施是：選擇合理的碳刷，保持刷架彈簧彈性完好并且刷架位子正確，接線良好可靠，選擇額定電流符合要求的碳刷，滑環(huán)表面光滑無電蝕現(xiàn)象。發(fā)電機(jī)運(yùn)行中還應(yīng)經(jīng)常巡視檢查，及早發(fā)現(xiàn)冒火及早處理，防止事故擴(kuò)大。

2.7二次回路失控

發(fā)電機(jī)二次回路失控故障產(chǎn)生的常見原因有：電壓互感器二次回路斷線（如熔絲熔斷），操作電源熔絲熔斷或接觸不良，回路監(jiān)視繼電器故障，斷路器輔助觸點(diǎn)故障，機(jī)組勵(lì)磁冷卻風(fēng)扇停轉(zhuǎn)，可控硅勵(lì)磁控制回路故障等。預(yù)防措施是：經(jīng)常對(duì)二次回路進(jìn)行檢修與保養(yǎng)，定期做模擬傳動(dòng)試驗(yàn)，按要求及時(shí)做繼電保護(hù)試驗(yàn)，經(jīng)常檢查二次回路電源及熔絲工作正常，保證二次回路各引線絕緣良好、各繼電器觸點(diǎn)無電蝕現(xiàn)象。

2.8水輪機(jī)剪斷銷剪斷

當(dāng)雜物進(jìn)入水輪機(jī)引水系統(tǒng)，進(jìn)入水輪機(jī)導(dǎo)葉，恰逢調(diào)速器調(diào)整水輪機(jī)導(dǎo)葉開度向關(guān)機(jī)方向調(diào)整時(shí)，進(jìn)入導(dǎo)葉的雜物就會(huì)被導(dǎo)葉卡住，如此時(shí)調(diào)速器繼續(xù)調(diào)整導(dǎo)葉向關(guān)機(jī)方向調(diào)整，則極易使水輪機(jī)剪斷銷剪斷。如水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝質(zhì)量差，造成水輪機(jī)連桿操作機(jī)構(gòu)卡阻或別勁，當(dāng)卡阻或別勁大到一定值時(shí)，也能造成水輪機(jī)剪斷銷剪斷，但這種情況非常少見。杜絕此故障的辦法：一是在水輪機(jī)安裝時(shí)，嚴(yán)格按著水輪機(jī)安裝技術(shù)要求安裝，使水輪機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)操作靈活； 二是檢查攔污柵是否完好，盡量不讓雜物通過攔污柵，當(dāng)發(fā)生雜物進(jìn)入導(dǎo)水系統(tǒng)中而引起的導(dǎo)葉被卡的故障時(shí)，有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行人員可憑操作的手勁大小及現(xiàn)象觀察是否有雜物被卡，如有被卡的可能時(shí)，可在條件允許情況下，向增大導(dǎo)葉開度方向調(diào)整一下，然后再試著慢慢減少導(dǎo)葉開度，使臨時(shí)卡住的雜物被水沖掉，消除故障，否則需停機(jī)，做進(jìn)一步的檢查處理。

2.9冷卻水中斷

水輪機(jī)冷卻水中斷時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出冷卻水中斷故障提示，如不及時(shí)處理會(huì)導(dǎo)致水輪機(jī)軸承溫度過高，甚至造成水輪機(jī)軸承燒毀，釀成大事故。因此對(duì)冷卻水中斷故障要引起足夠的重視。處理的方法：一是打開冷卻器的排污閥，排一下污垢，看故障能否消除；二是檢查冷卻器過濾網(wǎng)是否堵塞，如不能清理要更換； 三是對(duì)有壓力的冷卻器要檢查冷卻器的冷卻水壓力，若壓力小于額定值，則說明冷卻水壓力不足，應(yīng)進(jìn)一步檢查冷卻水壓力不足的原因；四是檢查水輪機(jī)冷卻水回路的各管件閥門是否在打開位置。經(jīng)過上述檢查和處理一般均可消除水輪機(jī)冷卻水中斷的故障。

2.10軸承溫度過高

運(yùn)行中水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)生軸承溫度過高時(shí)，應(yīng)密切注意監(jiān)視溫度變化情況，一般當(dāng)溫度升高到70℃時(shí)（不同水力發(fā)電廠此值會(huì)有略微不同），會(huì)造成水輪發(fā)電機(jī)組事故跳閘停機(jī)。因此在未達(dá)到跳閘溫度之前，應(yīng)盡快查明原因及早處理，防止造成更大損失。檢查的項(xiàng)目：一是看冷卻水是否中斷，冷卻水壓力是否夠用；二是看軸承油位是否合理； 三是檢查油色是否清純、透明，有無雜質(zhì)；四是檢查甩油環(huán)是否甩油； 五是用螺絲刀接觸軸承外殼判斷軸承是否有雜音，連接件是否有松動(dòng)；六是油表是否損壞，指示是否準(zhǔn)確。運(yùn)行中水輪發(fā)電機(jī)組一般通過以上幾項(xiàng)檢查和處理均能消除故障，否則應(yīng)停機(jī)，進(jìn)行水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組軸承解體，檢查軸承、軸瓦、油道、間隙等，根據(jù)相應(yīng)的問題進(jìn)行對(duì)癥處理。

3.結(jié)語

水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行故障問題，關(guān)系到發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，必須引起足夠的重視。僅靠書本知識(shí)很難快速分析、判斷機(jī)組出現(xiàn)故障的原因。理論聯(lián)系實(shí)際，注重實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，遇到問題時(shí)冷靜分析、沉著應(yīng)對(duì)，才能在故障出現(xiàn)時(shí)采取正確的處理辦法。

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